JP6170755B2

JP6170755B2 - 電動油圧アクチュエータ

Info

Publication number: JP6170755B2
Application number: JP2013127620A
Authority: JP
Inventors: 和弘桝谷; 卓近藤; 近藤　　卓; 孝明大西
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: EP2816237B1; EP2816237A1; US20140366522A1; JP2015001297A

Description

ここに開示する技術は、電動油圧アクチュエータ（Electro Hydrostatic Actuator：ＥＨＡ）に関し、特に航空機の脚の降着装置に適用可能なＥＨＡに関する。

近年、航空機の燃費向上及び整備性等の観点から、従来の航空機に装備されていた油圧供給系統を廃止し、脚の揚降、舵面の操作、ブレーキ操作、及び脚ステアリング操作等のアクチュエータとしてＥＨＡを搭載することが提案されている（例えば特許文献１、及び、非特許文献１参照）。ＥＨＡは、油圧アクチュエータ、油圧ポンプ及び電動モータを含む油圧供給源、並びに、油圧マニホールドを備えている。油圧アクチュエータは、例えば、それぞれ機体側に固定される可動端と固定端とを有する片ロッドシリンダからなる。片ロッドシリンダは、油圧供給源から油圧マニホールドを介して供給される油圧を受けて伸縮する。油圧回路にはまた、片ロッドシリンダのボア側油室とアニュラス側油室との合計容積が、その伸縮に伴い変動することを吸収するために、作動油を貯留するタンク（つまり、リザーバ）が含まれている。

例えば降着装置においては、脚を揚降するためのギヤアクチュエータ、脚を格納する格納室のドアを開閉するためのドアアクチュエータ、及び、脚下げ状態を固定する機構を解除するためのダウンロックリリースアクチュエータを、ＥＨＡに置き換えることが可能である。

特開２００９−２２８７９２号公報実公昭４７−２５４３１号公報

Parker Hannifin Corporation "Intelligent Solutions Control Systems and Actuation Technologies" 第７頁、インターネット〈URL:http://www.parker.com/literature/Control%20Systems%20Division/CSD%20literature/CSDBrochure.pdf〉

ところで、例えば非特許文献１に記載されている従来のＥＨＡは、軸方向に伸びる片ロッドシリンダの外周囲に、油圧ポンプ、電動モータ、油圧マニホールド及びリザーバ等の各構成機器をそれぞれ配置した上で、当該片ロッドシリンダと各構成機器とを一体化している。こうした一体化は、作動油の配管をできる限り短くして、ＥＨＡの軽量化や、信頼性の向上に有利である。

しかしながら、従来のＥＨＡは、径方向に大型化してしまうと共に、片ロッドシリンダの外周囲に配置した各構成機器の重心位置が、片ロッドシリンダの中心軸から、径方向に大きく離れて位置することになる。ここで、航空機用のＥＨＡには、振動や衝撃が入力される。各構成機器の重心位置が、片ロッドシリンダの中心軸から径方向に大きく離れていることは、振動や衝撃がＥＨＡに入力されたときに、片ロッドシリンダの取り付け端部である固定端や可動端周りのモーメントを大きくしてしまう。このため、固定端や可動端における取り付け構造の強度を、その分、高めなければならなくなる。しかしながら、取り付け構造の高強度化は、航空機に搭載するＥＨＡに求められる軽量化の要求を満足させる上で不利になる。

この点につき、特許文献１に記載されているＥＨＡは、片ロッドシリンダのロッド内にリザーバを内蔵している。この構成は、ＥＨＡの外径を小さくすることを可能にし、さらに、リザーバの重心位置を片ロッドシリンダの中心軸と一致することができるという利点がある。

ところが、片ロッドシリンダのロッド内にリザーバを内蔵する構成は、リザーバ容量を大きくすることが困難になるという別の問題を招く。つまり、リザーバ容量を大きくしようとすれば、片ロッドシリンダのロッドの径を大きくすることになるが、ロッドの径を大きくすると、片ロッドシリンダにおけるアニュラス側油室の断面積が、その分縮小することになる。従って、必要な受圧面積を確保しようとすれば、シリンダの外径を大きくしなければならなくなり、結果として、ＥＨＡが大型化する。また、リザーバ以外の、油圧ポンプや電動モータといった構成機器を、片ロッドシリンダの外周囲に配置したときに、当該構成機器の重心位置は、シリンダ径が大きくなる分、片ロッドシリンダの中心軸からさらに離れるようになる。このことは、振動や衝撃入力時に生じる片ロッドシリンダの固定端や可動端周りのモーメントを大きくしてしまい、取り付け構造の高強度化を回避したいという課題を解決することができなくなる。

尚、特許文献２には、片ロッドシリンダの外周部に、横断面がドーナツ状のリザーバを設けたＥＨＡが記載されているものの、特許文献２には、当該ＥＨＡの用途や、油圧ポンプや電動モータ等の構成機器の配置や一体化に関しては何ら記載されていない。

ここに開示する技術は、このような実情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、比較的大容量のリザーバ容量を確保しつつも、取り付け構造を含めて小型及び軽量化が可能な電動油圧アクチュエータを提供することにある。

ここに開示する技術は、電動油圧アクチュエータに係り、この電動油圧アクチュエータは、軸方向の一端側に位置する固定端と他端側に位置する可動端とを有しかつ、作動油の供給を受けて前記軸方向に伸縮することにより前記可動端が前記軸方向に往復動するように構成された片ロッドシリンダと、前記片ロッドシリンダに作動油を供給するよう構成された油圧ポンプと電動モータとを含む油圧供給源と、前記片ロッドシリンダと前記油圧供給源との間の油圧回路内に設けられかつ、前記作動油を貯留可能に構成されたリザーバと、を備える。

そして、前記油圧供給源は、前記片ロッドシリンダの前記固定端側の所定位置で、当該片ロッドシリンダの周囲に配置されて一体化され、前記リザーバは、二重円筒状に構成されかつ、前記油圧供給源よりも前記可動端側の位置で、前記片ロッドシリンダに対して同軸となるように外挿された状態で、前記片ロッドシリンダと一体化されている。

また、前記油圧回路は、前記油圧供給源を複数含んで冗長化されており、前記複数の油圧供給源はそれぞれ、前記片ロッドシリンダの前記固定端側の所定位置に配置されている。

この構成によると、リザーバは、二重円筒状に構成されて片ロッドシリンダに外挿されている。ここで、二重円筒状とは、径の異なる２つの円筒を同軸となるように配置し、その２つの円筒の間に、ドーナツ状の横断面形状を設ける形状をいう。二重円筒状のリザーバ内径は、その内部に片ロッドシリンダが配置されるため、比較的大きくなる。そのため、リザーバの外径を大きくしなくても、横断面積は比較的大きくなる。このことは、リザーバ容量を大きくする上で有利である。

また、油圧ポンプ及び電動モータを含んで構成される油圧供給源は、リザーバよりも固定端側に配置されるため、リザーバと油圧供給源とは、軸方向にずれて配置される。このことは、リザーバと油圧供給源とを径方向に重なるように配置する場合と比較して、片ロッドシリンダ、リザーバ、油圧供給源を一体化した電動油圧アクチュエータの径を小さくすることが可能になる。従って、比較的大きいリザーバ容量を確保しつつも、電動油圧アクチュエータ全体の小径化が可能になる。

また、油圧供給源は、片ロッドシリンダの周囲に配置されるため、その重心位置は、片ロッドシリンダの中心軸に対して径方向に離れるものの、油圧供給源は、固定端に対して相対的に近い位置に配置されるため、電動油圧アクチュエータに振動や衝撃が入力された際に、重心位置のずれに起因して可動端や固定端に発生するモーメントは、比較的小さくなる。これに対し、リザーバは、油圧供給源よりも可動端側に配置されることで、固定端に対しては、相対的に離れた位置に配置されるものの、二重円筒状のリザーバは、片ロッドシリンダと同軸となるように配置されることで、その重心位置は、片ロッドシリンダの中心軸に一致する、又は、ほぼ一致する。そのため、電動油圧アクチュエータに振動や衝撃が入力された際に、リザーバによって可動端や固定端に発生するモーメントは、ゼロになる、又は、抑制される。こうして、可動端及び固定端に発生するモーメントは小さくなるため、片ロッドシリンダの可動端及び固定端の取り付け構造の強度を低く設定することが可能になり、片ロッドシリンダ、油圧供給源及びリザーバを一体化した電動油圧アクチュエータの、小型化及び軽量化が図られる。

また、電動油圧アクチュエータの信頼性確保のために、油圧回路を冗長化したときに、電動油圧アクチュエータは、複数の油圧供給源を備えることになり、その分、重量が増えることになる。しかしながら、その複数の油圧供給源を固定端に近い所定位置に配置することによって、前述の通り、重心位置が固定端に近い位置に設定され、電動油圧アクチュエータに振動や衝撃が入力されたときに、可動端や固定端に生じるモーメントを小さくすることが可能になる。つまり、この配置構成は、複数の油圧供給源を備えることで、重量バランスが崩れやすい電動油圧アクチュエータにも適している。

前記片ロッドシリンダは、シリンダ本体と、当該シリンダ本体の端部から前記軸方向に沿うように突出しかつ、前記シリンダ本体よりも小径のシリンダエンドとを含んでおり、前記固定端は、前記シリンダエンドの突出端に設けられ、前記リザーバは、前記シリンダ本体に対して同軸となるように外挿され、前記油圧供給源は、前記シリンダ本体と前記固定端との間で、前記シリンダエンドの周囲に配置されている、としてもよい。

シリンダエンドは、シリンダ本体よりも小径であることから、シリンダ本体から突出するシリンダエンドの周囲には、空きスペースが生じる。油圧供給源は、シリンダエンドの周囲の空きスペースに配置されるから、電動油圧アクチュエータの外径は小さくなり得る。

一方で、リザーバは、相対的に大径のシリンダ本体に外挿されるものの、このリザーバは、前述の通り、二重円筒状であって必要なリザーバ容量を確保しつつも、その外径は比較的小さくすることが可能である。その結果、片ロッドシリンダの可動端から固定端までの軸方向の全体に亘って、片ロッドシリンダ、リザーバ及び油圧供給源を一体化した電動油圧アクチュエータの径を小型化することが可能になる。

前記電動油圧アクチュエータは、前記油圧回路内に設けられかつ、前記油圧供給源と前記片ロッドシリンダとの間の油圧の供給を制御する油圧マニホールドをさらに備え、前記油圧マニホールドは、前記油圧供給源と共に、前記シリンダエンドの周囲に配置されている、としてもよい。

前述の通り、相対的に小径のシリンダエンドの周囲には、空きスペースが生じるため、この空きスペースに油圧マニホールドを配置することによって、電動油圧アクチュエータ全体の小型化が図られる。また、油圧マニホールドの重心位置は、片ロッドシリンダの中心軸からは、ずれるものの、その重心位置は、固定端に近い位置に位置するため、電動油圧アクチュエータに振動や衝撃が入力されたときの、可動端及び固定端に発生するモーメントを抑制することが可能になる。

前記片ロッドシリンダは、航空機の降着装置における脚の揚降を行うためのアクチュエータである、としてもよい。

前述したように、電動油圧アクチュエータに対して振動や衝撃が入力される場合でも、取り付け構造を含めた小型化、及び、軽量化が可能であるから、航空機用の降着装置に用いるアクチュエータとして適している。尚、ここでいうアクチュエータには、脚の揚降用のギヤアクチュエータ、脚を格納する格納室のドア開閉用のドアアクチュエータ、及び、脚下げ状態を固定する機構を解除するためのダウンロックリリースアクチュエータを含み、前記構成の電動油圧アクチュエータは、いずれのアクチュエータに適用してもよい。

以上説明したように、前記の電動油圧アクチュエータによると、リザーバを二重円筒状に構成した上で、片ロッドシリンダにおける、相対的に可動端側の位置で当該シリンダに外挿する一方、油圧供給源を、片ロッドシリンダにおける相対的に固定端側の位置に配置することにより、電動油圧アクチュエータの小型化を図ることができる。また、片ロッドシリンダの中心軸に対して、重心位置がずれる油圧供給源は、固定端に近い位置に配置される一方、固定端から離れた位置に配置される二重円筒状のリザーバは、重心位置が中心軸に一致する、又は、ほぼ一致するから、電動油圧アクチュエータに振動や衝撃が入力されたときに、可動端や固定端に発生するモーメントを小さくすることができ、可動端及び固定端の取り付け強度を低く設定して、電動油圧アクチュエータを小型化及び軽量化することができる。

電動油圧アクチュエータの外観を示す斜視図である。（ａ）電動油圧アクチュエータの平面図、（ｂ）電動油圧アクチュエータの正面図である。図２のIII−III断面図である。電動油圧アクチュエータの油圧回路を例示する回路図である。電動油圧アクチュエータに作用するモーメント荷重の大きさを検討するためのモデル図である。片ロッドシリンダ作用する外力方向の違いと、要求される受圧面積の大きさとを比較する図である。図４とは別の構成例を示す油圧回路図である。

以下、電動油圧アクチュエータの実施形態を図面に基づいて説明する。ここで説明する電動油圧アクチュエータは例示である。図１〜４は、電動油圧アクチュエータ１を、航空機の降着装置用アクチュエータとして適用した例を示している。図１は、電動油圧アクチュエータ１の外観を例示する斜視図、図２（ａ）は、電動油圧アクチュエータ１の平面図、（ｂ）は、電動油圧アクチュエータ１の正面図であり、図３は、図２のIII−III断面図であり、図４は、電動油圧アクチュエータ１の油圧回路を例示する回路図である。尚、油圧回路の構成は、図例に限定されるものではない。降着装置は通常、脚の揚降を行うためのギヤアクチュエータ、脚を収容する格納室のドアを開閉するためのドアアクチュエータ、及び、脚を降ろした状態で固定する機構を解除するためのダウンロックリリースアクチュエータの三種類のアクチュエータを含んでいる。図１〜４に示す電動油圧アクチュエータ１は特に、このうちのギヤアクチュエータに適用されている。

図４に示すように、電動油圧アクチュエータ１は、作動油の供給を受けて伸縮する油圧式の片ロッドシリンダ２１を備えている。尚、図４において作動油経路は実線、パイロット油圧経路は破線で示す。

片ロッドシリンダ２１は、シリンダ内に、ボア側油室２４とアニュラス側油室２５とを有している。ピストンヘッドは、シリンダ内で、ボア側油室２４とアニュラス側油室２５とを隔てている。片ロッドシリンダ２１の第１ポートはボア側油室２４に連通し、第２ポートはアニュラス側油室２５に連通している。作動油は、第１ポートを介して、ボア側油室２４に流入及び流出し、第２ポートを介して、アニュラス側油室２５に流入及び流出する。

ギヤアクチュエータである片ロッドシリンダ２１は、伸長するときに外力に抗して脚を揚げ、縮小するときに負荷を開放して脚を降ろすように構成されている。このため、片ロッドシリンダ２１の受圧面積は、ボア側油室２４の径によって設定されることになる。

電動油圧アクチュエータ１は、信頼性の向上を目的として、片ロッドシリンダ２１に作動油を供給するための油圧回路に、第１及び第２の二つの油圧供給源３１、３２を備えて冗長化している。第１及び第２油圧供給源３１、３２は、回路上で、互いに並列となるように配置されている。尚、以下の説明において、第１及び第２油圧供給源３１、３２を総称するときには、符号３を付して、単に油圧供給源と呼ぶ場合がある。

油圧供給源３は、駆動連結された一つの油圧ポンプ３３及び一つの電動モータ３４を含んでいる。油圧ポンプ３３は、この実施形態では一方向のみ回転可能であって、吸込ポートから吸い込んだ作動油を吐出ポートから吐出する片回転式である。油圧ポンプ３３の形式は、種々の形式を採用することが可能である。電動モータ３４は、例えば三相モータであり、図外の電源から電力供給を受けて油圧ポンプ３３を駆動する。

第１及び第２油圧供給源３１、３２はそれぞれ、油圧ポンプ３３の下流側（吐出ポート側）に配置された逆止弁３５を有している。逆止弁３５は、第１及び第２油圧供給源３１、３２の一方がフェイルして停止しているときに、他方の油圧供給源３の油圧ポンプ３３が吐出した作動油が、停止中の油圧供給源３に逆流することを防止する。

並列に設けられた第１及び第２油圧供給源３１、３２の上流側は、合流した後にリザーバ８１に接続されている。リザーバ８１は、片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４とアニュラス側油室２５との合計容積が、片ロッドシリンダ２１の伸縮に伴い変動することを吸収するためのタンクである。ここでは、片ロッドシリンダ２１のストロークが比較的長く設定されており、それに伴いリザーバ８１の容量も比較的大となるように構成されている。

第１及び第２油圧供給源３１、３２の下流側は、合流した後に、ギヤセレクタバルブ４１に接続されている。尚、第１及び第２油圧供給源３１、３２それぞれの油圧ポンプ３３の下流側は分岐しており、この分岐路は、リリーフバルブ３６及びフィルタ８２を介してリザーバ８１に接続されている。

ギヤセレクタバルブ４１は、Ｐポート、Ｔポート、Ａポート及びＢポートの四つのポートを有する４ポート３位置の切換弁である。ギヤセレクタバルブ４１は、片ロッドシリンダ２１に対して作動油の供給、非供給を切り替える機能を有する。ギヤセレクタバルブ４１のＰポートは、第１及び第２油圧供給源３１、３２それぞれの油圧ポンプ３３の吐出ポートに接続され、Ｔポートは、リザーバ８１に接続され、Ａポートは、片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４に接続され、そして、Ｂポートは、片ロッドシリンダ２１のアニュラス側油室２５に接続されている。

ギヤセレクタバルブ４１はまた、油圧パイロット式のソレノイドバルブであって、スプリングによりセンター位置に付勢されている。ギヤセレクタバルブ４１は、センター位置では、Ａポート及びＢポートをそれぞれＴポートに連通する。ギヤセレクタバルブ４１はまた、第１オフセット位置（図４の左側の位置）では、ＡポートとＰポートとを連通しかつ、ＢポートとＴポートとを連通する一方で、第２オフセット位置（図４の右側の位置）では、ＡポートとＴポートとを連通しかつ、ＢポートとＰポートとを連通する。ギヤセレクタバルブ４１の切り換えを通じて、片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４又はアニュラス側油室２５に、作動油を選択的に供給する。

ギヤセレクタバルブ４１のＡポートと片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４との間には、逆止弁４４とオリフィス４５とが並列に介設されている。逆止弁４４及びオリフィス４５は、片ロッドシリンダ２１が縮小する速度を制限する。

片ロッドシリンダ２１とリザーバ８１との間には、ダンプバルブ４３が介設されている。ダンプバルブ４３は、Ａ、Ｂポートと、Ｔポートとを有する３ポート２位置の切換弁である。ダンプバルブ４３のＡポートは、片ロッドシリンダ２１のアニュラス側油室２５に接続され、Ｂポートは、片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４に接続されている。Ｔポートは、リザーバ８１に接続されている。

ダンプバルブ４３は、スプリングによってノーマル位置に付勢されたソレノイドバルブである。ダンプバルブ４３は、ノーマル位置では、Ａ、ＢポートをそれぞれＴポートに連通する一方、オフセット位置では、Ａ、Ｂの各ポートとＴポートとを全て遮断する。

こうして図４に一点鎖線で囲むように、第１及び第２油圧供給源３１、３２と片ロッドシリンダ２１との間の油圧の供給を制御する油圧マニホールド４８が構成される。

次に、電動油圧アクチュエータ１を含む降着装置の動作手順について簡単に説明する。図示省略のコントローラは、センサやスイッチ等が片ロッドシリンダ２１の動作、及び／又は、ドアや脚の動作を検知したことを受けて、第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２の電動モータ３４の駆動及び停止、並びに、ギヤセレクタバルブ４１及びダンプバルブ４３の切り換えを行う。このことによって、ギヤアクチュエータである片ロッドシリンダ２１が、脚揚げ及び脚降ろしを行う。先ず、脚下げ状態から脚揚げを行うときには、図示は省略するが、ギヤセレクタバルブ４１を第１オフセット位置に切り換える。これによって、ギヤセレクタバルブ４１のＡポートとＰポートとが連通しかつ、ＢポートとＴポートとが連通する。またダンプバルブ４３をオフセット位置に切り換え、Ａ、Ｂ及びＴポートを遮断する。

この状態で、第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２を駆動する。作動油は、ギヤセレクタバルブ４１及び逆止弁４４を介して、片ロッドシリンダ２１のボア側油室２４に供給される。これによって、片ロッドシリンダ２１は伸びて、図示省略の脚は揚がる。尚、片ロッドシリンダ２１の伸長に伴い、アニュラス側油室２５から排出される作動油は、ギヤセレクタバルブ４１及びフィルタ８２を通って、リザーバ８１に戻る。

これに対し、脚降ろし時には、図示は省略するが、ギヤセレクタバルブ４１を第２オフセット位置に切り換える。これによって、ギヤセレクタバルブ４１のＢポートとＰポートとが連通する。第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２を駆動することに伴い、作動油は、片ロッドシリンダ２１のアニュラス側油室２５に供給される。片ロッドシリンダ２１は縮んで、格納室に格納されている脚は降りる。片ロッドシリンダ２１の縮小に伴いボア側油室２４から排出される作動油は、オリフィス４５を通ってリザーバ８１に戻る。オリフィス４５は作動油の流れを絞ることによって、片ロッドシリンダ２１の縮小速度を制限する。つまり、脚の降りる速度が制限される。

このように構成された電動油圧アクチュエータ１は、片ロッドシリンダ２１、油圧供給源３１、３２（つまり、油圧ポンプ３３及び電動モータ３４）、油圧マニホールド４８、リザーバ８１の各構成機器の配置を工夫しつつ一体化している。一体化は、作動油の配管をできる限り短くして、電動油圧アクチュエータ１の軽量化に有利になると共に、電動油圧アクチュエータ１の信頼性を向上させる。また特に、図１〜３に示す配置構成は、リザーバ容量を大きくしつつも、電動油圧アクチュエータ１の小型化及び軽量化を図り、さらには、電動油圧アクチュエータの取り付け構造の簡略化も図られる。以下、このことについて、図１〜３を参照しながら説明する。尚、図に示すようにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を設定し、以下においては、適宜これらの軸を利用して説明をする。

図１〜３に示すように、電動油圧アクチュエータ１の片ロッドシリンダ２１は、シリンダ５１と、当該シリンダ５１のＸ軸方向の一側（図３における左側）から突出して伸びるピストンロッド５２と、シリンダ５１内でピストンロッド５２の端部と一体化され、当該シリンダ５１内をボア側油室２４とアニュラス側油室２５とに区画するピストンヘッド５３を有している。このシリンダ５１、ピストンロッド５２及びピストンヘッド５３が、シリンダ本体を構成する。ピストンロッド５２の先端は、図示は省略するが、航空機の脚側に取り付けられかつ、片ロッドシリンダ２１の伸縮に伴い、Ｘ軸方向に往復動する可動端５４を構成する。

片ロッドシリンダ２１の他端側（図３における右側）には、シリンダ５１の端部からＸ軸方向に突出するシリンダエンド５５が取り付けられている。シリンダエンド５５は、シリンダ５１よりも小径の棒状に構成されている。シリンダエンド５１の突出端部は、二叉状にされて、当該片ロッドシリンダ２１を航空機の機体側に取り付け固定するための固定端５６を構成する。

リザーバ８１は、二重円筒状に構成されていると共に、シリンダ５１と同軸となるように、このシリンダ５１に外挿されている。横断面ドーナツ状のリザーバ８１内にはフリーピストン８３が配設されており、このフリーピストン８３によって、リザーバ８１内は、作動油が貯留する油室８４と、窒素ガスが加圧状態で封入されるガス室８５とに区画されている。尚、図示は省略するが、ガス室８５を構成する代わりに、フリーピストンにベローズを用いた構成としてもよい。

このように、リザーバ８１を二重円筒状に構成して、シリンダ５１の外周囲を囲むように配置することにより、リザーバ８１の内径は、シリンダ５１を内部に配置する分、比較的大きい径に設定される。その結果、リザーバ８１の外径をそれほど大きくしなくても、比較的大きい横断面積、ひいては比較的大きいリザーバ容量を確保することが可能になる。このことは、電動油圧アクチュエータ１の外径をできる限り小さくして、小型化及び軽量化を図る上で有利になる。また、リザーバ８１は、シリンダ５１に対し同軸に配設されているため、電動油圧アクチュエータ１は重心安定性に優れる。この点についての詳細は、後述する。

それぞれ油圧ポンプ３３及び電動モータ３４からなる、２つの油圧供給源３、３は、リザーバ８１よりも固定端側に配設されている。つまり、シリンダ５１と、固定端５６との間で、相対的に小径のシリンダエンド５５の周囲に配設されている。前述の通り、シリンダエンド５５は相対的に小径であることにより、その周囲に、空きスペースを確保することが可能である。２つの油圧供給源３、３は、この空きスペースに配設されており、具体的には、シリンダエンド５５に対してＺ方向に隣接した位置で、Ｙ方向に２つ並んで配置されている。これにより、電動油圧アクチュエータ１の外径を大きくすることなく、しかもＸ軸方向の長さを長くすることなく、冗長化のために２つ備えられた油圧供給源３を配置して、片ロッドシリンダ２１と一体化することが可能になる。

また、油圧マニホールド４８は、２つの油圧供給源３、３と同様に、シリンダエンド５５の周囲に形成された空きスペースに配設されている。具体的に、油圧マニホールド４８は、シリンダエンド５５を挟んで、油圧供給源３、３とはＺ方向の反対側の空きスペースに配置されている。これにより、電動油圧アクチュエータ１の外径を大きくすることなく２つの油圧供給源３、３と共に、油圧マニホールド４８を配置して、片ロッドシリンダ２１と一体化することが可能になる。

このように、電動油圧アクチュエータ１の構成機器であるリザーバ８１と、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８とは、Ｘ軸方向にずれて配置されており、リザーバ８１は相対的に可動端５４側、言い換えると固定端５６から離れた側に、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８は相対的に固定端５６側、言い換えると固定端５６に近い側に配置されている。前述したように、リザーバ８１は、二重円筒状でかつ、シリンダ５１と同軸に配置されているため、その重心位置は、可動端５４と固定端５６とを結ぶ直線である片ロッドシリンダ２１の中心軸（つまり、Ｘ軸）と一致する、又は、ほぼ一致する。一方、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８は、シリンダエンド５５の周囲に配設されているため、これらの重心位置は、片ロッドシリンダ２１の中心軸に対してずれる。

ここで、航空機の降着装置に適用される電動油圧アクチュエータ１には、振動や衝撃が入力されることになり、入力された振動や衝撃（大きさαＧ）は、リザーバ８１、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８といった各構成機器の重心点に負荷される。このときに、各構成機器の重心点が、片ロッドシリンダ２１の中心軸からずれているときには、当該構成機器の重さ（Ｍ）によって、各構成機器には、Ｍαの力が発生することになる。

一方、各構成機器は、可動端５４及び固定端５６を備えた片ロッドシリンダ２１に一体化されているため、各構成機器に発生した力は、片ロッドシリンダ２１の可動端５４及び固定端５６の固定点反力によって、電動油圧アクチュエータ１にかかる荷重となる。

ここで、図５に示すように、同図（ａ）の電動油圧アクチュエータ１を、同図（ｂ）のように１本の梁と考え、振動及び衝撃の入力時、前述した構成機器に発生する荷重の位置と、固定点周りのモーメントとの関係を考察する。同図に示すように、片ロッドシリンダ２１の可動端５４及び固定端５６はそれぞれ、モデルにおける固定点Ｒ_Ａ及びＲ_Ｂに対応し、荷重点は、各構成機器の重心点で発生すると仮定して、固定点Ｒ_Ａと荷重点Ｆとの距離をａ、固定点Ｒ_Ｂと荷重点Ｆとの距離をｂ、とする。固定点Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂにおけるモーメントは、下記の式（１）で表される。

ここで、各構成機器の荷重点が、梁の中心に作用した場合、つまり、ａ＝ｂ＝Ｌ／２のとき、固定点におけるモーメントＭ_１は、下記の式（２）で表される。

これに対し、構成機器の荷重点が、固定点Ｒ_Ｂに近い位置で作用した場合、つまり、ａ＝７Ｌ／８、ｂ＝Ｌ／８と仮定したとき、固定点おけるモーメントＭ_２は、下記の式（３）で表される。

式（２）、（３）の比較から明らかなように、Ｍ_２＜Ｍ_１（＝１６／６４Ｌ・Ｆ）となる。従って、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８といった、その重心位置が、片ロッドシリンダ２１の中心軸からずれてしまう構成機器は、固定端５６の近傍に配置することによって、電動油圧アクチュエータ１に振動や衝撃が入力したときに、可動端５４及び固定端５６に作用するモーメントを小さくすることが可能になる。そうして、モーメントを小さくすることにより、可動端５４及び固定端５６の取り付け強度を、その分低くすることが可能になり、電動油圧アクチュエータ１の小型化及び軽量化が図られる。尚、往復動する可動端５４の近傍に、構成機器を配置することはできない。

これに対し、リザーバ８１は、固定端５６から離れた位置に配置しているものの、その重心位置は、実質的に、片ロッドシリンダ２１の中心軸上にあるため、振動及び衝撃入力時にモーメントを発生させない。従って、二重円筒状のリザーバ８１に対し、油圧供給源３、３及び油圧マニホールド４８を、軸方向にずらして配置することは、電動油圧アクチュエータ１の小型化及び軽量化に有利である。

また、ギヤアクチュエータは、図６（ｂ）に示すように、片ロッドシリンダ２１を縮小させる方向に外力が作用するため、その受圧面積は、ボア側油室２４の断面積Ａ_２によって決定される。これに対し、片ロッドシリンダ２１を伸張させる方向に外力が作用するときには、図６（ａ）に示すように、受圧面積は、アニュラス側油室２５の断面積Ａ_１によって決定される。従って、同一の受圧面積を確保しようとすれば、図６（ｂ）に示す構成の方が、片ロッドシリンダ２１の外径を小さくすることが可能である。このことは、当該片ロッドシリンダ２１に、二重円筒状のリザーバ８１を外挿する前記の構成においては、電動油圧アクチュエータ１の外径が大型化してしまうことを抑制するため、有利である。

（他の実施形態）
前述の通り、航空機の脚の降着装置には、ギヤアクチュエータの他に、ドアアクチュエータ及びダウンロックリリースアクチュエータを含んでおり、これらのアクチュエータは、脚の揚げ降ろしの際には、順に作動する。そこで、これら複数のアクチュエータに対して作動油を供給する油圧供給源や油圧マニホールドを、共用化することが考えられる。

例えば図７は、ギヤアクチュエータとドアアクチュエータとを、同じ油圧供給源及び油圧マニホールドで共用化した構成例を示している。尚、図４に示す回路図と同じ構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する場合がある。

図７に示す構成例では、ギヤアクチュエータを構成する片ロッドシリンダ２１、油圧マニホールド４８１、２つの油圧供給源３、３、及びリザーバ８１等は、図１〜３に示すように、互いに一体化されている一方で、ドアアクチュエータを構成する片ロッドシリンダ２２は、これとは別体に構成された上で、前記の油圧マニホールド４８１に接続されている。尚、以下の説明においては、説明の便宜上、ギヤアクチュエータについて符号２１を付し、ドアアクチュエータについて符号２２を付す。

図７に示す構成例は、図４に示す構成例と比較して、ドアセレクタバルブ４２、並びに、逆止弁４６及びオリフィス４７が追加されている点、及び、ダンプバルブ４３１の構成が異なる点、が相違する。

ドアセレクタバルブ４２は、第１及び第２油圧供給源３１、３２の、合流後の下流側に接続されている。ドアセレクタバルブ４２は、Ｐポート、Ｔポート、Ａポート及びＢポートの四つのポートを有する４ポート２位置の切換弁である。ドアセレクタバルブ４２は、ドアアクチュエータ２２に対して作動油を選択的に供給する機能を有する。ドアセレクタバルブ４２のＰポートは、第１及び第２油圧供給源３１、３２それぞれの油圧ポンプ３３の吐出ポートに接続され、Ｔポートは、リザーバ８１に接続され、Ａポートは、ドアアクチュエータ２２のボア側油室２４に接続され、そして、Ｂポートは、ドアアクチュエータ２２のアニュラス側油室２５に接続される。

ドアセレクタバルブ４２は、油圧パイロット式のソレノイドバルブであって、スプリングによりノーマル位置に付勢されている。ドアセレクタバルブ４２は、ノーマル位置では、Ａポート及びＢポートをそれぞれＰポートに連通する一方、オフセット位置では、ＡポートとＴポートとを連通しかつ、ＢポートとＰポートとを連通する。ドアセレクタバルブ４２の切り換えを通じて、ドアアクチュエータ２２のボア側油室２４又はアニュラス側油室２５に作動油を選択的に供給する。

前述した逆止弁４６とオリフィス４７とは、ドアセレクタバルブ４２のＢポートとドアアクチュエータ２２のアニュラス側油室２５との間に並列に介設されている。逆止弁４６及びオリフィス４７はドアアクチュエータ２２が伸長する速度を制限する。

また、ダンプバルブ４３１は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄポートと、Ｔポートとを有する５ポート２位置の切換弁である。ダンプバルブ４３１のＡポートは、ギヤアクチュエータ２１のアニュラス側油室２５に接続され、Ｂポートは、ギヤアクチュエータ２１のボア側油室２４に接続され、Ｃポートは、ドアアクチュエータ２２のボア側油室２４に接続され、Ｄポートは、ドアアクチュエータ２２のアニュラス側油室２５に接続されている。Ｔポートは、リザーバ８１に接続されている。

尚、ダンプバルブ４３１も、スプリングによってノーマル位置に付勢されたソレノイドバルブであり、ノーマル位置では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄポートを全てＴポートに連通する一方、オフセット位置では、Ａ〜Ｄの各ポートとＴポートとを全て遮断する点は、図４のダンプバルブ４３と同じである。

ドアアクチュエータ２２は、ギヤアクチュエータ２１と同様に、片ロッドシリンダによって構成されているものの、ギヤアクチュエータ２１とは異なり、ドアアクチュエータ２２は、伸長するときに負荷を開放してドアを開け、縮小するときに外力に抗してドアを閉めるように構成されている。

次に、図７に示す構成における降着装置の動作手順について簡単に説明する。先ず、脚下げかつドア閉じ状態から、ドア開、脚揚げ、及び、ドア閉の各動作を順に行うときには、ギヤセレクタバルブ４１はセンター位置、ドアセレクタバルブ４２はノーマル位置にあり、ダンプバルブ４３をオフセット位置に切り換えた後に、第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２の電動モータ３４を駆動する。作動油はドアアクチュエータ２２のボア側油室２４に流入し、ドアアクチュエータ２２は伸長する。ドアアクチュエータ２２の伸長に伴い、アニュラス側油室２５から排出された作動油もまた、オリフィス４７及びドアセレクタバルブ４２を通って、ドアアクチュエータ２２のボア側油室２４に流入する。こうして第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２の吐出量が少なくても、ドアアクチュエータ２２が伸長して、格納室のドアが開く。

格納室のドアが開いた後、ギヤセレクタバルブ４１を第１オフセット位置に切り換える。これによって、ギヤセレクタバルブ４１のＡポートとＰポートとが連通しかつ、ＢポートとＴポートとが連通する。前記と同様に、第１及び／又は第２油圧供給源３１、３２は、逆止弁４４を介してギヤアクチュエータ２１のボア側油室２４に作動油を供給する。ギヤアクチュエータ２１は伸びて、図示省略の脚は揚がる。

格納室に脚が収納された後に、ギヤセレクタバルブ４１をセンター位置に切り換える一方、ドアセレクタバルブ４２をオフセット位置に切り換える。これによって、第１及び第２油圧供給源３１、３２は、ドアアクチュエータ２２のアニュラス側油室２５に作動油を供給する。これにより、ドアアクチュエータ２２は縮小する。ドアアクチュエータ２２の縮小に伴いボア側油室２４から排出される作動油は、ドアセレクタバルブ４２及びフィルタ８２を通って、リザーバ８１に戻る。このようにしてドアが閉じ、脚揚げの一連の動作が完了する。脚揚げ動作の完了後は、脚揚げかつドア閉じ状態を保持するように、ドアセレクタバルブ４２をノーマル位置に切り換えると共に、第１及び第２油圧供給源３１、３２それぞれの電動モータ３４を停止する。また、ダンプバルブ４３をノーマル位置に切り換える。

これに対し、脚降ろし時には、脚揚げドア閉じの状態から、ドア開、脚降ろし、及び、ドア閉の各動作が順に行われて、脚下げかつドア閉じ状態に至る。ドア開動作は、前述した通りであり、ドアアクチュエータ２２を伸長することによって、格納室のドアが開く。

その後、センター位置にあったギヤセレクタバルブ４１を第２オフセット位置に切り換える。ギヤセレクタバルブ４１のＢポートとＰポートとが連通し、第１及び第２油圧供給源３１、３２は、ギヤアクチュエータ２１のアニュラス側油室２５に作動油を供給する。ギヤアクチュエータ２１は縮んで、格納室に格納されている脚は降りる。ギヤアクチュエータ２１の縮小に伴いボア側油室２４から排出される作動油は、オリフィス４５を通ってリザーバ８１に戻る。オリフィス４５は作動油の流れを絞ることによって、ギヤアクチュエータ２１の縮小速度を制限する。

ギヤアクチュエータ２１が収縮して脚が降りた後に、ギヤセレクタバルブ４１をセンター位置に戻す一方、ドアセレクタバルブ４２をオフセット位置に切り換える。前述したように、ドアアクチュエータ２２が縮んでドアが閉じる。脚降ろしの一連の動作が完了した後は、脚下げかつドア閉じ状態を保持するように、ドアセレクタバルブ４２をノーマル位置に切り換えると共に、第１及び第２油圧供給源３１、３２の電動モータ３４を停止する。ダンプバルブ４３をノーマル位置に切り換える。

このように、油圧マニホールド４８１の構成が異なるものの、片ロッドシリンダ２１、リザーバ８１、第１及び第２油圧供給源３、３、及び、油圧マニホールド４８１の配置は、図１〜３に示す構成と同じにすることが可能である。つまり、電動油圧アクチュエータ１の小型化及び軽量化が図られる。

尚、図７に示す構成例では、リザーバ８１を、ギヤアクチュエータ２１とドアアクチュエータ２２との２つのアクチュエータについて共用化しているため、２つのアクチュエータの容積差を考慮して、リザーバ容量がさらに大きくなり得る。その場合も、前述した配置構成は、リザーバ容量を大きくしつつも、電動油圧アクチュエータ１の小型化及び軽量化を図る上で有利な構成である。

また、図７では、降着装置におけるギヤアクチュエータとドアアクチュエータとを含む構成例を例示しているが、降着装置におけるギヤアクチュエータ、ドアアクチュエータ及びダウンロックリリースアクチュエータの３つのアクチュエータを含む構成とすることも可能である。その場合も、油圧マニホールドの構成が異なるものの、片ロッドシリンダ２１、リザーバ８１、第１及び第２油圧供給源３、３、及び、油圧マニホールドの配置は、図１〜３に示す構成と同じにすることが可能である。

１電動油圧アクチュエータ
２１片ロッドシリンダ（ギヤアクチュエータ）
２２片ロッドシリンダ（ドアアクチュエータ）
３油圧供給源
３１第１油圧供給源
３２第２油圧供給源
３３油圧ポンプ
３４電動モータ
４８油圧マニホールド
４８１油圧マニホールド
５１シリンダ（シリンダ本体）
５２ピストンロッド（シリンダ本体）
５３ピストンヘッド（シリンダ本体）
５４可動端
５５シリンダエンド
５６固定端
８１リザーバ

Claims

軸方向の一端側に位置する固定端と他端側に位置する可動端とを有しかつ、作動油の供給を受けて前記軸方向に伸縮することにより前記可動端が前記軸方向に往復動するように構成された片ロッドシリンダと、
前記片ロッドシリンダに作動油を供給するよう構成された油圧ポンプと電動モータとを含む油圧供給源と、
前記片ロッドシリンダと前記油圧供給源との間の油圧回路内に設けられかつ、前記作動油を貯留可能に構成されたリザーバと、を備え、
前記油圧供給源は、前記片ロッドシリンダの前記固定端側の所定位置で、当該片ロッドシリンダの周囲に配置されて一体化され、
前記リザーバは、二重円筒状に構成されかつ、前記油圧供給源よりも前記可動端側の位置で、前記片ロッドシリンダに対して同軸となるように外挿された状態で、前記片ロッドシリンダと一体化され、
前記油圧回路は、前記油圧供給源を複数含んで冗長化されており、
前記複数の油圧供給源はそれぞれ、前記片ロッドシリンダの前記固定端側の所定位置に配置されている電動油圧アクチュエータ。
請求項１に記載の電動油圧アクチュエータにおいて、
前記片ロッドシリンダは、シリンダ本体と、当該シリンダ本体の端部から前記軸方向に沿うように突出しかつ、前記シリンダ本体よりも小径のシリンダエンドとを含んでおり、
前記固定端は、前記シリンダエンドの突出端に設けられ、
前記リザーバは、前記シリンダ本体に対して同軸となるように外挿され、
前記油圧供給源は、前記シリンダ本体と前記固定端との間で、前記シリンダエンドの周囲に配置されている電動油圧アクチュエータ。
請求項２に記載の電動油圧アクチュエータにおいて、
前記油圧回路内に設けられかつ、前記油圧供給源と前記片ロッドシリンダとの間の油圧の供給を制御する油圧マニホールドをさらに備え、
前記油圧マニホールドは、前記油圧供給源と共に、前記シリンダエンドの周囲に配置されている電動油圧アクチュエータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動油圧アクチュエータにおいて、
前記片ロッドシリンダは、航空機の降着装置における脚の揚降を行うためのアクチュエータである電動油圧アクチュエータ。