JP6666167B2 - Hydraulic actuator - Google Patents
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Description
本発明は、液圧アクチュエータに関する。 The invention relates to a hydraulic actuator.
従来、液圧の利用により駆動されるシリンダ装置等の駆動部を備えた液圧アクチュエータの中には、駆動部と、ポンプと、リザーバとを一体にした一体型の液圧アクチュエータがある(例えば、特許文献1)。 Conventionally, among hydraulic actuators including a driving unit such as a cylinder device driven by using hydraulic pressure, there is an integrated hydraulic actuator in which a driving unit, a pump, and a reservoir are integrated (for example, , Patent Document 1).
ここで、駆動部内の液体にエアが含まれていると、液柱剛性が低くなって応答性が低下するので、駆動部のエアを抜いた状態で液圧アクチュエータを使用するのが一般的である。そして、液圧アクチュエータが、液面が外気に接する大型のリザーバを有する場合には、液圧アクチュエータへの液体の充填時に駆動部内の液体にエアが混入したとしても容易にエア抜きできる。なぜなら、この場合、リザーバに回収された液体内のエアが気泡となって徐々に液体内を上昇し、液面から抜けていく。よって、ポンプでリザーバ内の液体と駆動部内の液体を循環させれば、循駆動部内のエアを含んだ液体をリザーバ内の脱気(エア抜き)された液体に徐々に置換できるためである。 Here, if the liquid in the driving section contains air, the rigidity of the liquid column is reduced and the responsiveness is reduced. Therefore, it is common to use a hydraulic actuator with the driving section air removed. is there. When the hydraulic actuator has a large reservoir whose liquid level is in contact with the outside air, even if air is mixed into the liquid in the drive unit when the liquid is filled into the hydraulic actuator, air can be easily removed. Because, in this case, the air in the liquid collected in the reservoir becomes bubbles, gradually rises in the liquid, and escapes from the liquid surface. Therefore, if the liquid in the reservoir and the liquid in the driving unit are circulated by the pump, the liquid containing air in the circulating driving unit can be gradually replaced with the degassed (ventilated) liquid in the reservoir.
しかしながら、リザーバの液面が大気に接しない構造になっている場合、リザーバ内の液体からエアが抜け難い。よって、このような液圧アクチュエータでは、その内部の液体に一旦エアが混入すると自然には抜け難く、液体にエアが混入するのを予め防止することがある。この場合、真空引きする等して液圧アクチュエータの内部のエアを抜いてから、脱気した液体を注意深く液圧アクチュエータ内へ注入する必要があり、作業性が悪い。 However, when the liquid level of the reservoir does not come into contact with the atmosphere, it is difficult for air to escape from the liquid in the reservoir. Therefore, in such a hydraulic actuator, once air is mixed into the liquid therein, it is difficult for the liquid to spontaneously escape, and the mixing of air into the liquid may be prevented in advance. In this case, it is necessary to evacuate the air inside the hydraulic actuator by evacuation or the like, and then carefully inject the degassed liquid into the hydraulic actuator, resulting in poor workability.
そこで、本願発明は、駆動部内のエア抜きを容易にできる液圧アクチュエータの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hydraulic actuator that can easily release air from a driving unit.
上記課題を解決する請求項1に記載の発明は、ポンプと、駆動部と、リザーバに接続される閉鎖可能な液圧回路と、前記駆動部に設けられて前記駆動部に液体を給排する二つのポートと、前記ポンプに通じる前記液圧回路の流路に設けられて、外部から前記ポンプへの液体の供給を可能にする第一の開閉弁と、一方の前記ポートに通じる前記液圧回路の流路又は前記駆動部に設けられて、開作業によって開弁されることで前記駆動部から外部への液体の排出を可能にする第二の開閉弁とを備える。 According to an aspect of the present invention, there is provided a pump, a driving unit, a closable hydraulic circuit connected to a reservoir, and a liquid supply / discharge unit provided in the driving unit for supplying and discharging liquid to the driving unit. Two ports, a first on-off valve that is provided in a flow path of the hydraulic circuit that communicates with the pump and enables supply of liquid to the pump from outside, and the hydraulic pressure that communicates with one of the ports A second opening / closing valve that is provided in a flow path of a circuit or the driving unit and that is opened by an opening operation to enable the discharge of the liquid from the driving unit to the outside.
上記構成によれば、駆動部内の液体にエアが含まれていたとしても、駆動部を作動させると、当該駆動部内のエアを含んだ液体を第二の開閉弁から液圧アクチュエータの外部へ排出できるとともに、脱気された液体を液圧アクチュエータの外部から駆動部内へ供給できる。 According to the above configuration, even if the liquid in the drive unit contains air, when the drive unit is operated, the liquid containing air in the drive unit is discharged from the second on-off valve to the outside of the hydraulic actuator. In addition, the degassed liquid can be supplied from outside the hydraulic actuator to the inside of the drive unit.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成を備えるとともに、他方の前記ポートに通じる前記液圧回路の流路又は前記駆動部に設けられて、前記駆動部内から外部への液体の排出を可能にする第三の開閉弁を備える。このため、駆動部内のエア抜きを速やかで、且つ、確実にできる。
The invention according to
請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の構成を備えるとともに、前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁は、開弁時に絞り弁として機能する。このため、駆動部内のエア抜きを一層容易にできる。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration according to the first or second aspect, among the on-off valves, on-off valves other than the first on-off valve function as throttle valves when they are opened. For this reason, air bleeding in the drive unit can be further facilitated.
請求項4に記載の発明では、請求項1から3の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記第一の開閉弁を開弁し外部から前記ポンプへ液体を供給している状態において、前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁を閉作業によって閉弁することで前記リザーバが予圧される。このため、駆動部内の液体の液柱剛性を高めて作動の応答性を良好にできる。請求項5に記載の発明では、請求項1から4の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記液圧回路が形成されるハウジングを備え、前記ハウジングは、前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁を介して前記駆動部から外部へ排出された液体を回収する外部リザーバに分離可能に接続される接続口を有し、前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁は、前記接続口より上流側に設けられる。このため、外部リザーバを外付けでき、液圧アクチュエータが大型化しない。請求項6に記載の発明では、請求項1から5の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記駆動部が、シリンダと、前記シリンダ内に移動自在に挿入されて前記シリンダ内の二つの作動室を区画するピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドとを有する。そして、一方の前記ポートが一方の前記作動室に通じ、他方の前記ポートが他方の前記作動室に通じる。つまり、駆動部が直動型のシリンダ装置とされており、ポンプ側からの液体の供給を受けるポートを切換えることでシリンダ装置の伸縮を切換えられる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the configuration according to any one of the first to third aspects, wherein the first on-off valve is opened to supply liquid to the pump from outside. The reservoir is pre-pressed by closing the on-off valves other than the first on-off valve by the closing operation. Therefore, the liquid column rigidity of the liquid in the driving unit can be increased, and the responsiveness of the operation can be improved. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the hydraulic circuit is provided with a housing. A connection port that is separably connected to an external reservoir that collects liquid discharged from the driving unit to the outside through an opening / closing valve other than the first opening / closing valve; An on-off valve other than the on-off valve is provided upstream of the connection port. For this reason, an external reservoir can be provided externally, and the hydraulic actuator does not increase in size. According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fifth aspects, the drive unit includes a cylinder, and a drive unit that is movably inserted into the cylinder so as to be movable in the cylinder. A piston that defines one working chamber; and a rod that is inserted into the cylinder and connected to the piston. Then, one of the ports communicates with one of the working chambers, and the other port communicates with the other of the working chambers. That is, the drive unit is a direct-acting cylinder device, and the expansion and contraction of the cylinder device can be switched by switching the port that receives the supply of liquid from the pump side.
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の構成を備えるとともに、前記ピストンは、前記ロッドの先端部に連結されており、一方の前記ポートは、前記ロッド側の前記作動室に通じている。このため、第三の開閉弁を設けない場合であっても、第二の開閉弁からロッド側室の液体を液圧アクチュエータの外部へ排出できる。 According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect , the piston is connected to a distal end portion of the rod, and one of the ports communicates with the working chamber on the rod side. ing. Therefore, even when the third on-off valve is not provided, the liquid in the rod side chamber can be discharged from the second on-off valve to the outside of the hydraulic actuator.
請求項8に記載の発明では、請求項1から7の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記液圧回路は、前記ポンプと二つの前記ポートとを結ぶ循環通路と、前記循環通路と前記リザーバとを結ぶリザーバ通路とを有する。このように、ポンプと駆動部が閉回路で接続される場合には、リザーバからエア抜きをできるようにしたとしても、エア抜きに時間がかかる。このため、液圧アクチュエータが上記液圧回路を有する場合には特に、少なくとも第一、第二の開閉弁を設けるのが有効である。 According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to seventh aspects, the hydraulic circuit includes a circulation passage connecting the pump and the two ports, and the circulation passage. And a reservoir passage connecting the reservoir and the reservoir. As described above, when the pump and the drive unit are connected in a closed circuit, it takes time to release air even if air can be released from the reservoir. Therefore, it is particularly effective to provide at least the first and second on-off valves when the hydraulic actuator has the above-mentioned hydraulic circuit.
本発明の液圧アクチュエータによれば、駆動部内のエア抜きを容易にできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the hydraulic actuator of this invention, air bleeding in a drive part can be made easy.
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numbers throughout the several figures indicate the same or corresponding parts.
図1に示す本願発明の一実施の形態に係る液圧アクチュエータAは、例えば、航空機の舵面をコントロールするために利用され、舵面等の駆動対象に液圧アクチュエータAの推力を伝えるシリンダ装置1と、このシリンダ装置1を駆動するポンプ2と、リザーバ3と、これらを結ぶ液圧回路4とを備える。詳細な図示を省略するが、シリンダ装置1、ポンプ2、及びリザーバ3は、ハウジングHにより一体化されており、当該ハウジングHに上記液圧回路4が形成されている。
Hydraulic actuator A according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, for example, is utilized to control the control surface of an aircraft, a cylinder device for transmitting the thrust of the hydraulic actuator A to the drive target of the control surface such as 1, a
シリンダ装置1は、ポンプ2からの液圧の供給を受けて駆動される駆動部であり、筒状のシリンダ10と、このシリンダ10内に摺動自在に挿入されるピストン11と、図1中左端がピストン11に連結されて右端がシリンダ10外に延びるロッド12とを有する。そして、シリンダ装置1は、ロッド12がシリンダ10に出入りすることで伸縮し、当該シリンダ装置1の伸縮に伴い駆動対象が駆動される。
The
シリンダ10内はピストン11で軸方向に区画されており、シリンダ10内にはピストン11を境に二つの作動室R1,R2が形成されている。これらの作動室R1,R2は、作動油等の液体で満たされている。以下、二つの作動室R1,R2のうち、ロッド12側の作動室をロッド側室R1、ピストン11側の作動室をピストン側室R2という。また、シリンダ10には、ロッド側室R1に通じるロッド側ポート10aと、ピストン側室R2に通じるピストン側ポート10bの二つのポートが形成されている。このため、液体は、ロッド側ポート10a及びピストン側ポート10bを通じてシリンダ装置1の内外へ移動できる。
The inside of the
なお、シリンダ装置1の内外への液体の移動を可能にするポートを設ける位置はシリンダ10に限られない。例えば、ロッド側ポート10aは、ロッド12を摺動自在に軸支してシリンダ10の一端を塞ぐ環状のロッドガイドに設けられていてもよく、ピストン側ポート10bは、シリンダ10の他端を塞ぐボトムキャップに設けられていてもよい。
Note that the position where the port that allows the liquid to move in and out of the
つづいて、シリンダ装置1に液圧を供給するポンプ2は、電動機20で駆動される双方向吐出型の電動液圧ポンプであり、二つのポート2a,2bを有する。当該ポンプ2は、電動機20で駆動されると、二つのポート2a,2bのうちの何れか一方のポートから吸い込んだ液体を他方のポートから吐出するとともに、電動機20の正逆回転により吐出方向を切換えられる。さらに、このポンプ2は、液圧の供給を受けると回転駆動されて電動機20を回転駆動する。電動機20は、このように回転駆動させられると発電し、電動機としてのみならず発電機としても機能する。
Subsequently, the
さらに、ポンプ2は、循環通路40を通じてシリンダ装置1に接続されている。より詳しくは、循環通路40は、ポンプ2の一方のポート2aとシリンダ装置1のロッド側ポート10aとを結ぶ通路40aと、ポンプ2の他方のポート2bとシリンダ装置1のピストン側ポート10bとを結ぶ通路40bとを有して構成されており、シリンダ装置1とポンプ2とを液体が循環できるように連続的に結んで閉回路を構成する。
Further, the
循環通路40には、リザーバ通路41を介してリザーバ3が接続されており、リザーバ通路41は、一端が通路40aに接続されてロッド側室R1に連通するとともに、他端が通路40bに接続されてピストン側室R2に連通する。さらに、リザーバ通路41の途中には、シリンダ装置1のロッド側室R1とピストン側室R2の低圧側をリザーバ3に連通するシャトル弁5が設けられている。
The
リザーバ3には、液体と気体が封入されており、気室に気体を圧縮しながら封入してリザーバ3内の圧力を高め、液体に予圧をかけるようになっている。また、リザーバ3内は、ブラダ、フリーピストン、ベローズ等の隔壁で気体を収容する気室と、液体を収容する液室に区画されている。このようにリザーバ3を予圧すると、リザーバ3は液圧回路4を介してシリンダ装置1の内部に連通されるので、シリンダ装置1内の液体の液柱剛性を高めて作動の応答性を良好にできる。
A liquid and a gas are sealed in the
さらに、リザーバ通路41におけるシャトル弁5とリザーバ3とを結ぶ部分には、液圧アクチュエータAの外部に通じる供給路42が繋がっており、当該供給路42に液圧アクチュエータAの外部に設けた外部の外部液圧供給源6を接続できる。そして、供給路42には、当該供給路42を開閉する第一の開閉弁7が設けられている。
Further, a
また、循環通路40を構成する通路40a,40bには、液圧アクチュエータAの外部に通じる排出路43,44が繋がっており、各排出路43,44からシリンダ装置1内の液体を液圧アクチュエータAの外部に設けた外部リザーバ8A,8Bへ排出できる。そして、ロッド側ポート10aに通じる排出路43には、当該排出路43を開閉する第二の開閉弁9Aが設けられ、ピストン側ポート10bに通じる排出路44には、当該排出路44を開閉する第三の開閉弁9Bが設けられている。
このように、本実施の形態において、ポンプ2と、リザーバ3と、シリンダ装置1に接続される液圧アクチュエータAの液圧回路4は、循環通路40と、リザーバ通路41と、これらに接続される供給路42及び排出路43,44とを有して構成される。
As described above, in the present embodiment, the
供給路42に設けた第一の開閉弁7は、少なくとも全開にした状態で絞りとならないように配慮されており、外部液圧供給源6からの液体を液圧アクチュエータAの内部へ速やかに供給できる。その一方、排出路43,44に設けた第二、第三の開閉弁9A,9Bは、開弁した状態で排出路43,44を絞れるように設定されており、シリンダ装置1の内部の圧力を高められる。
The first opening /
具体的に、本実施の形態における第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bは、図2に示すように、捻じ込み型の止め弁であり、手動操作により開閉される。そして、供給路42及び排出路43,44は、ともに直角に曲がる部分を有しており、当該部分に第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bの弁頭V1,V2,V3がそれぞれ挿入されている。
Specifically, the first, second, and third on-off
そして、第一の開閉弁7を回転して弁頭V1を供給路42の途中に設けた弁座S1から大きく後退させると、供給路42を抵抗なく液体が通過できる。また、第二、第三の開閉弁9A,9Bを回転して弁頭V2,V3を排出路43の途中に設けた弁座S2,S3からわずかに後退させると、弁頭V2,V3の外周に微小な隙間ができる。すると、第二、第三の開閉弁9A,9Bで排出路43,44を通過する液体の流れに抵抗を与えて、シリンダ装置1内の圧力を外気圧(液圧アクチュエータAの外部の圧力)よりも高くできる。つまり、第二、第三の開閉弁9A,9Bは、開弁状態で絞り弁として機能できる。図2中に示す符号V2は、第二の開閉弁9Aの弁頭を示し、符号S2は弁頭V2が離着座する弁座を示す。また、図2中に示す符号V3は、第三の開閉弁9Bの弁頭を示し、符号S3は弁頭V3が離着座する弁座を示す。
When the first on-off
また、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bを捻じ込み、弁頭V1,V2,V3を弁座S1,S2,S3に押し当てると、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bが閉弁し、供給路42及び排出路43,44を閉塞する。すると、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bで液圧回路4を外部から遮断して液圧回路4を閉鎖できる。また、ハウジングHの端部に開口する供給路42及び排出路43,44への接続口は、後述の液圧アクチュエータAへの液体充填作業後にプラグ等の栓で塞がれて、この状態で液圧アクチュエータAが完成し、使用される。
When the first, second, and third on-off
なお、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bは、捻じ込み型の止め弁であって、非常に構造が簡易であるので、これらを液圧アクチュエータAに設けたとしても、液圧アクチュエータAが大型化しない。しかし、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bが止め弁以外の弁であってもよく、例えば、自動で開閉される弁でもよい。
The first, second, and third on-off
以下、本実施の形態に係る液圧アクチュエータAへの液体充填作業について説明する。 Hereinafter, a liquid filling operation to the hydraulic actuator A according to the present embodiment will be described.
まず、液体を注入していない空の状態で、図1に示すように、液圧アクチュエータAの供給路42を外部液圧供給源6に接続するとともに、液圧アクチュエータAの排出路43,44を外部リザーバ8A,8Bに接続する。当該作業により、液圧アクチュエータAに外部液圧供給源6及び外部リザーバ8A,8Bが接続される。
First, in the empty state where the liquid is not injected, as shown in FIG. 1, the
次に、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bを開弁する。このとき、第一の開閉弁7を大きく開弁し、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAの内部へ速やかに液体を供給できるようにする。その一方、第二、第三の開閉弁9A,9Bの開弁の程度は、排出路43,44を液圧アクチュエータAの内部から外部リザーバ8A,8Bへ向かう液体の流れに抵抗を与えられるよう、わずかに開弁される。つまり、第二、第三の開閉弁9A,9Bは、絞り弁として機能するように開弁される。
Next, the first, second, and third on-off
次に、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAの内部へ低圧の液体を供給する。当該供給の過程において、ロッド側室R1とピストン側室R2の圧力が等しい場合には、シャトル弁5が供給路42と通路40a,40bの連通を許容するので、ロッド側室R1とピストン側室R2の両方に外部液圧供給源6からの液体が供給される。また、ロッド側室R1の圧力がピストン側室R2の圧力よりも高くなると、シャトル弁5の弁体5aが図1中左方へ移動して供給路42と通路40aの連通を遮断して、通路40bと供給路42の連通のみを許容するため、低圧側のピストン側室R2のみに外部液圧供給源6からの液体が供給される。逆に、ピストン側室R2の圧力がロッド側室R1の圧力よりも高くなると、シャトル弁5の弁体5aが図1中右方へ移動して供給路42と通路40bの連通を遮断して、通路40aと供給路42の連通のみを許容するため、低圧側のロッド側室R1のみに外部液圧供給源6からの液体が供給される。
Next, a low-pressure liquid is supplied from the external hydraulic pressure supply source 6 into the hydraulic actuator A. In the supply process, when the pressures in the rod-side chamber R1 and the piston-side chamber R2 are equal, the
外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAへ供給される液体は、脱気された液体であるが、液体が充填される前の液圧アクチュエータA内にはエアが存在する。よって、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータA内に最初に液体を供給した段階では、液圧アクチュエータA内の液体にエアが混入した状態となっている。 The liquid supplied from the external hydraulic pressure supply source 6 to the hydraulic actuator A is a degassed liquid, but air exists in the hydraulic actuator A before the liquid is filled. Therefore, when the liquid is first supplied from the external hydraulic pressure supply source 6 into the hydraulic actuator A, air is mixed in the liquid within the hydraulic actuator A.
次に、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAの内部へ液体を供給しつつ、電動機20でポンプ2を駆動してシリンダ装置1を伸縮作動させる。そして、当該伸縮作動の繰り返しにより、シリンダ装置1内のエア抜きをする。
Next, the
具体的には、シリンダ装置1を伸長作動させる場合、電動機20でポンプ2を駆動して、通路40aから吸い込んだ液体を通路40bへ吐出させる。すると、第三の開閉弁9Bが絞られているのでピストン側室R2の圧力が高くなり、シャトル弁5が、通路40bとリザーバ3及び外部液圧供給源6との連通を遮断するとともに、通路40aとリザーバ3及び外部液圧供給源6との連通を許容する。そして、ピストン側室R2の圧力により、ピストン11が図1中右方へ移動してロッド12がシリンダ10から退出し、シリンダ装置1が伸長する。
Specifically, when the
また、シリンダ装置1が伸長作動する場合、シリンダ10から退出するロッド体積分の液体と、第三の開閉弁9Bから外部リザーバ8Bへ漏れ出る分の液体が、外部液圧供給源6(リザーバ3に液体が貯留されている場合には当該リザーバ3と外部液圧供給源6の両方)から通路40aへ供給され、ロッド側室R1から通路40aへ流出した液体と合わせてポンプ2へ供給される。さらに、外部液圧供給源6側から通路40aへの液体の供給量は、ロッド側室R1からポンプ2へ向かう液体の一部が第二の開閉弁9Aから外部リザーバ8Aへ若干漏れ出るようになっており、ポンプ2から吸い込む液体が不足して第二の開閉弁9Aからエアを吸い込むのを防止する。
When the
反対に、シリンダ装置1を収縮作動させる場合、電動機20でポンプ2を駆動して、通路40bから吸い込んだ液体を通路40aへ吐出させる。すると、第二の開閉弁9Aが絞られているのでロッド側室R1の圧力が高くなり、シャトル弁5が、通路40aとリザーバ3及び外部液圧供給源6との連通を遮断するとともに、通路40bとリザーバ3及び外部液圧供給源6との連通を許容する。そして、ロッド側室R1の圧力により、ピストン11が図2中左方へ移動してロッド12がシリンダ10内に進入し、シリンダ装置1が収縮する。
Conversely, when the
また、シリンダ装置1が収縮作動する場合、シリンダ10に進入するロッド体積分の液体から、第二の開閉弁9Aを通じて外部リザーバ8Aへ漏れ出る分を減じた分の液体がリザーバ3へ移動する。さらに、ピストン側室R2からリザーバ3へ向かう液体の一部が第三の開閉弁9Bから外部リザーバ8Bへ若干漏れ出るようになっており、第三の開閉弁9Bからエアを吸い込むのを防止する。
In addition, when the
このように、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAへ液体を供給しつつシリンダ装置1を伸縮作動させた場合、シリンダ装置1の伸縮の繰り返し回数が少ない段階では、エアが大量に混じった液体が第二、第三の開閉弁9A,9Bから外部リザーバ8A,8Bへ排出される。しかし、シリンダ装置1の伸縮の繰り返し回数が多くなると、シリンダ装置1内のエアを大量に含んだ液体が、外部液圧供給源6から供給される脱気された液体に徐々に置換される。そして、液体充填工程におけるシリンダ装置1の伸縮作動は、第二、第三の開閉弁9A,9Bから排出される液体が脱気された液体になって、シリンダ装置1内のエア抜きが完了するまで繰り返される。
As described above, when the
本実施の形態において、上記液体は作動油であり、脱気された状態では透明であるが、エアの混入により白濁する。よって、シリンダ装置1の伸縮回数の少ない段階では、白濁した作動油が第二、第三の開閉弁9A,9Bから流出し、伸縮回数の増加に伴い透明度が増していく。このため、このような液体を液圧アクチュエータAで利用する場合には、第二、第三の開閉弁9A,9Bから流出する液体が透明になったことをもって、シリンダ装置1内のエア抜きが完了したと目視で判定できる。なお、シリンダ装置1内の残留エアの確認方法は、使用する液体の種類、液体の許容エア含有量等によって適宜変更される。
In the present embodiment, the liquid is hydraulic oil, which is transparent in a degassed state, but becomes cloudy due to mixing of air. Therefore, in the stage where the number of expansions and contractions of the
次に、外部液圧供給源6から液圧アクチュエータAへの液体の供給を続けたままポンプ2を停止して第二、第三の開閉弁9A,9Bを閉じ、リザーバ3内の圧力を所定圧まで上げてから第一の開閉弁7を閉じる。当該作業により、リザーバ3を予圧するとともに、液圧回路4を外部から切り離す。
Next, the
最後に、外部液圧供給源6及び外部リザーバ8A,8Bを液圧アクチュエータAから分離して、ハウジングHの端部に形成される供給路42及び排出路43,44の接続口に栓をし、液圧アクチュエータAへの液体充填作業を終える。
Finally, the external hydraulic pressure source 6 and the
以下、液体充填作業を終えた液圧アクチュエータAの作動について説明する。 Hereinafter, the operation of the hydraulic actuator A that has completed the liquid filling operation will be described.
シリンダ装置1を伸長作動させる場合、電動機20でポンプ2を駆動して通路40aから吸い込んだ液体を通路40bへ吐出させる。すると、シャトル弁5の弁体5aが図1中右方へ移動して、ロッド側室R1とリザーバ3の連通を許容するとともに、ピストン側室R2とリザーバ3との連通を遮断する。このため、ピストン側室R2に液体が供給されてピストン側室R2の圧力は上昇するが、ロッド側室R1の圧力はリザーバ3の圧力(以下、リザーバ圧という)に維持されて、ピストン側室R2とロッド側室R1に差圧が生じる。すると、当該差圧を受けてピストン11が図1中右方へ移動してロッド12がシリンダ10から退出し、シリンダ装置1が伸長するとともに、シリンダ10から退出したロッド体積分の液体がリザーバ3から通路40aへ供給される。
When the
反対に、シリンダ装置1を収縮作動させる場合、電動機20でポンプ2を駆動して通路40bから吸い込んだ液体を通路40aへ吐出させる。すると、シャトル弁5の弁体5aが図1中左方へ移動して、ピストン側室R2とリザーバ3の連通を許容するとともに、ロッド側室R1とリザーバ3との連通を遮断する。このため、ロッド側室R1に液体が供給されてロッド側室R1の圧力は上昇するが、ピストン側室R2の圧力はリザーバ圧に維持されて、ロッド側室R1とピストン側室R2に差圧が生じる。すると、当該差圧を受けてピストン11が図1中左方へ移動してロッド12がシリンダ10内に進入し、シリンダ装置1が収縮するとともに、シリンダ10に進入したロッド体積分の液体がピストン側室R2からリザーバ3へ移動する。
Conversely, when the
つまり、上記液圧アクチュエータAでは、電動機20を正逆方向に回転数制御することで、ポンプ2から吐出される液体の流量をそのままシリンダ装置1に供給し、シリンダ装置1を伸縮作動させて駆動対象を操作できる。また、上記シリンダ装置1が駆動対象に作用する外力で伸縮作動させられる場合には、電動機20が回転駆動させられて発電する。
That is, in the hydraulic actuator A, by controlling the number of rotations of the
以下、本実施の形態に係る液圧アクチュエータAの作用効果について説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the hydraulic actuator A according to the present embodiment will be described.
本実施の形態において、液圧回路4は、ポンプ2とロッド側ポート(ポート)10a及びピストン側ポート(ポート)10bとを結ぶ循環通路40と、この循環通路40とリザーバ3とを結ぶリザーバ通路41とを有する。つまり、ポンプ2とシリンダ装置1が循環通路40で繋がれて閉回路を構成する。よって、ポンプ2から吐出される液体をダイレクトにシリンダ装置1に与えて、シリンダ装置1を伸縮作動できる。
In the present embodiment, the
また、ポンプ2とシリンダ装置1が閉回路で接続される場合、リザーバ3とシリンダ装置1との間をロッド出没体積分の液体しか移動しないので、ポンプ2とシリンダ装置1とを開回路で接続し、ポンプ2でリザーバ(タンク)から吸い上げた液体をシリンダ装置1に供給するとともに、シリンダ装置1から排出された液体をリザーバへ戻す場合と比較して、リザーバの容量を小さくできる。しかし、このようにリザーバ容積を小さくすると、リザーバ3を大気解放してリザーバ3内の液体の液面からエアを抜けるようにしたとしても、エア抜きに時間がかかる。そこで、上記液圧アクチュエータAのように、液圧アクチュエータAに外部液圧供給源6と外部リザーバ8A,8Bを外付けできるようにして、外部液圧供給源6とシリンダ装置1とを開回路で接続できるようにすると、エア抜きに要する時間を一層短縮できる。
Further, when the
また、リザーバ通路41には、ロッド側室R1とピストン側室R2のうち、低圧側の室をリザーバ3に連通させる低圧優先型のシャトル弁5が設けられており、リザーバ通路41におけるシャトル弁5とリザーバ3とを繋ぐ部分に外部液圧供給源6に繋がる供給路42が接続されている。よって、外部液圧供給源6が一つであっても、ロッド側室R1とピストン側室R2のうち、ポンプ2で吸い込む側の室に外部液圧供給源6とリザーバ3を連通させられる。
In the
なお、液圧回路4の構成は、上記の限りではなく、適宜変更できる。例えば、リザーバの上流に絞り弁として機能する開閉弁を設ければ、ポンプ2とシリンダ装置1が開回路で接続されていてもよく、外部液圧供給源6を二つ設け、各外部液圧供給源6を通路40a,40bにそれぞれ接続してもよい。さらに、上記液圧アクチュエータAでは、ポンプ2が双方向吐出型の電動液圧ポンプであるので、電動機20の回転方向を変えるとポンプ2の吐出方向を変えられるが、ポンプ2を一方向へのみ吐出するポンプに変更し、循環通路40に設けた切換弁でロッド側室R1とピストン側室R2へ選択的に液圧を供給できるようにしてもよい。加えて、上記シリンダ装置1は、ピストン11の片側からシリンダ10外へ延びるロッド12を有して片ロッド型とされているので、シャトル弁5を設けているが、図3に示すように、シリンダ装置100がピストン11の両側からシリンダ10外へ延びるロッド112を有して両ロッド型に設定される場合には、シャトル弁5に替えて、一対の逆止弁50,51を逆向きに設け、これら逆止弁50,51の間にリザーバ3及び外部液圧供給源6を接続してもよい。
The configuration of the
また、本実施の形態において、上記シリンダ装置1のピストン11は、ロッド12の先端部に連結されており、ロッド側ポート(一方のポート)10aがロッド側室(ロッド側の作動室)R1に通じている。当該構成によれば、後述するように第三の開閉弁9Bを省略した場合、第二の開閉弁9Aによりロッド側室R1の液体を液圧アクチュエータAの外部へ排出できる。
In the present embodiment, the
上記液圧アクチュエータAのように、片ロッド型のシリンダ装置1を有する場合には、液体充填工程においてシリンダ装置1を伸縮作動させると、ピストン側室R2に通じる第三の開閉弁9Bからは、ロッド側室R1に通じる第二の開閉弁9Aから排出される液体よりも先に、脱気された液体が排出されることが確認されている。このことから、片ロッド型のシリンダ装置1では、ロッド側室R1の方がピストン側室R2よりもエアが抜け難いと考えられる。よって、片ロッド型のシリンダ装置1を有する液圧アクチュエータAであって、ロッド側室R1とピストン側室R2の一方の室からのみ液体を排出する場合には、エアが抜け難いロッド側室R1を外部リザーバ8Aへ接続するのが好ましいと考えられる。
When the
なお、液体充填工程においてシリンダ装置1を伸縮させると、伸縮の繰り返し回数の少ない段階では、第三の開閉弁9Bからもエアを含んだ液体が排出される。このため、第三の開閉弁9Bを廃してロッド側室R1とピストン側室R2の一方の室から液体を排出させてエア抜きする場合であって、且つ、片ロッド型のシリンダ装置を有する液圧アクチュエータであっても、第二の開閉弁9Aをピストン側室R2に通じる部分に設けて、ピストン側室R2のみを外部リザーバ8Bへ接続させてもよい。そして、当該変更は、液圧回路4の構成、及びシリンダ装置1の構成によらず可能である。
When the
また、本実施の形態において、シリンダ装置(駆動部)1は、シリンダ10と、このシリンダ10内に移動自在に挿入されてシリンダ10内のロッド側室(作動室)R1とピストン側室(作動室)R2とを区画するピストン11と、上記シリンダ10内に挿入されて上記ピストン11に連結されるロッド12とを有する。そして、シリンダ装置1の内部に液体を給排する二つのポート、即ち、ロッド側ポート10aとピストン側ポート10bのうち、ロッド側ポート(一方のポート)10aがロッド側室(一方の作動室)R1に通じ、ピストン側ポート(他方のポート)10bがピストン側室(他方の作動室)R2に通じている。
In the present embodiment, the cylinder device (drive unit) 1 includes a
つまり、本実施の形態において、ポンプ2からの液圧を受けて駆動される駆動部はシリンダ装置1であり、ロッド側ポート10aとピストン側ポート10bの何れか一方からシリンダ10内に液体を供給し、他方からシリンダ10外に液体を排出させると伸長又は収縮作動するともに、供給用と排出用のポートを切換えることで伸縮を切換えられる。なお、駆動部はシリンダ装置1でなくてもよく、例えば、油圧モータであってもよい。そして、当該変更は、液圧回路4の構成によらず可能である。
That is, in the present embodiment, the driving unit that is driven by receiving the hydraulic pressure from the
また、本実施の形態において、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bのうち、第一の開閉弁7以外の開閉弁、即ち、第二、第三の開閉弁9A,9Bは、開弁時に絞り弁として機能する。よって、液圧アクチュエータAへの液体充填時にポンプ2でロッド側室R1又はピストン側室R2へ液圧を供給すると、ロッド側室R1又はピストン側室R2の圧力が高まってシリンダ装置1を伸縮作動させられる。また、シリンダ装置1の伸縮作動時に、ロッド側室R1とピストン側室R2のうち、ポンプ2と接続される方の室から第二又は第三の開閉弁9A,9Bを通って液圧アクチュエータAの外部へ液体が排出され、当該液体とともにエアが排出される。よって、上記構成によれば、シリンダ装置1をポンプ2で作動させられるので、シリンダ装置1内のエア抜き作業を一層容易にできる。
In the present embodiment, of the first, second, and third on-off
なお、上記液圧アクチュエータAでは、駆動部であるシリンダ装置1内から外部リザーバ8A,8Bへの液体の排出を可能にする開閉弁が第二、第三の開閉弁9A,9Bであるので、これらを絞り弁として機能できるようにしている。しかし、駆動部から液圧アクチュエータの外部への液体の排出を可能にする開閉弁を絞り弁にすればよく、絞り弁にする開閉弁の数は、排出路の数及び構成によって適宜変更できる。また、例えば、手動又は自動でロッド12を押し引きし、シリンダ装置1を伸縮させてシリンダ装置1内のエア抜きをする場合、又は、第二、第三の開閉弁9A,9Bの下流に絞りがある場合には、第二、第三の開閉弁9A,9Bが絞り弁として機能しなくてもよい。そして、これらの変更は、液圧回路4の構成、及び駆動部の構成によらず可能である。
In the hydraulic actuator A, the second and third on-off
また、本実施の形態において、液圧アクチュエータAは、ポンプ2と、このポンプ2からの液圧の供給を受けて駆動されるシリンダ装置(駆動部)1と、リザーバ3と、シリンダ装置1と、ポンプ2と、リザーバ3に接続される閉鎖可能な液圧回路4と、上記シリンダ装置1に設けられて、シリンダ装置1の内部に液体を給排するロッド側ポート(ポート)10a及びピストン側ポート(ポート)10bと、ポンプ2に通じる液圧回路4の供給路(流路)42に設けられて、外部からポンプ2への液体の供給を可能にする第一の開閉弁7と、ロッド側ポート(一方のポート)10aに通じる液圧回路4の排出路(流路)43に設けられて、シリンダ装置1内から外部への液体の排出を可能にする第二の開閉弁9Aと、ピストン側ポート(他方のポート)10bに通じる液圧回路4の排出路(流路)44に設けられて、シリンダ装置1内から外部への液体の排出を可能にする第三の開閉弁9Bとを備える。ここでいう外部とは、液圧アクチュエータAの外部であり、上記液圧アクチュエータAでは、第一の開閉弁7の開弁により、外部液圧供給源6からポンプ2への液体の供給を可能にするとともに、第二,第三の開閉弁9A,9Bの開弁により、シリンダ装置1内から外部へ排出された液体を外部リザーバ8A,8Bに回収できるようになっている。
In the present embodiment, the hydraulic actuator A includes a
上記構成によれば、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bを開くと液圧回路4が液圧アクチュエータAの外部へ開放され、外部からの液体の供給と、外部への液体の排出が可能になる。このため、液圧アクチュエータAへの液体充填時に、脱気された液体を外部液圧供給源(外部)6から液圧アクチュエータAへ供給しつつ、シリンダ装置1を伸縮作動させると、エアを含んだ液体を液圧アクチュエータAから外部リザーバ(外部)8A,8Bへ排出できる。つまり、当該液圧アクチュエータAでは、予圧されるリザーバ3を有し、リザーバ3に貯留された液体からエアが抜けない構造になっていても、駆動部であるシリンダ装置1内のエア抜きを容易にできる。このため、液圧アクチュエータAへの液体充填時に液体へのエアの混入を心配する必要がなく、液体充填作業を容易にできる。
According to the above configuration, when the first, second, and third on-off
また、上記液圧アクチュエータAでは、リザーバ3が予圧されており、リザーバ3内の気液が隔壁で仕切られた構造となっている。このようなリザーバを有する液圧アクチュエータが、液体の充填過程でエアの混入した液体を外部へ排出できない場合(例えば、特開2013−36616号公報)、液圧アクチュエータの内部に一旦エアが混入すると自然に抜けることはない。このため、当該液圧アクチュエータでは、液体充填過程の全てで液体にエアが混入するのを防止しなければならない。よって、真空引きする等して液圧アクチュエータの内部のエアを抜いてから、脱気した液体を注意深く液圧アクチュエータ内へ注入するのは勿論、液体を充填する過程で操作ミス等により一旦液体にエアが混入した場合には、液圧アクチュエータから液体を抜いて脱気し、充填作業を最初からやり直す必要があるので極めて作業性が悪い。よって、予圧されたリザーバ3を有するアクチュエータAに第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bを設けるのが特に有効である。
Further, the hydraulic actuator A has a structure in which the
さらに、上記構成によれば、第一、第二、第三の開閉弁7,9A,9Bを閉じると液圧回路4が閉鎖され、液圧アクチュエータAは外部からの液体の供給を受けなくても作動できる。つまり、液圧アクチュエータAは、その外部からポンプ2へ液体を供給する外部液圧供給源6と、シリンダ装置1から外部へ排出された液体を回収する外部リザーバ8A,8Bから切り離して使用できる。よって、例えば、外部リザーバ8A,8Bを大型にして、当該外部リザーバ8A,8Bに貯留され、エア抜きされた液体を外部液圧供給源6から液圧アクチュエータA内へ戻すようにしたとしても、液圧アクチュエータA自体が大型化することがない。また、外部液圧供給源6から吸い上げる液体は外部リザーバ8A,8Bに回収されたものでなくてもよい。さらに、図1では、第二の開閉弁9Aから流出した液体を回収する外部リザーバ8Aと、第三の開閉弁9Bから流出した液体を回収する外部リザーバ8Bとを分割して記載しているが、これらは連通されて一体型になっていても、分離されて別体となっていてもよい。
Further, according to the above configuration, when the first, second, and third on-off
なお、本実施の形態において、シリンダ装置1内から液圧アクチュエータAの外部へ液体を排出するため、液圧回路4を構成する排出路43,44に第二、第三の開閉弁9A,9Bを設けているが、これらをシリンダ装置1に設けてもよい。また、本実施の形態の液圧アクチュエータAは、第二、第三の開閉弁9A,9Bを備えて両方から液体を液圧アクチュエータAの外部へ排出できるので、シリンダ装置1内のエア抜きを速やかで、且つ、確実にできる。しかし、第三の開閉弁9Bを廃し、第二の開閉弁9Aのみからシリンダ装置1内の液体を液圧アクチュエータAの外部へ排出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the second and third on-off
このように、排出用の開閉弁が第二の開閉弁9Aのみである場合、当該第二の開閉弁9Aを排出路43又はシリンダ装置1のロッド側室R1に通じる部分に設けて当該ロッド側室R1の液体を液圧アクチュエータAの外部へ排出するようにしてもよく、第二の開閉弁9Aを排出路44又はシリンダ装置1のピストン側室R2に通じる部分に設けて当該ピストン側室R2の液体を液圧アクチュエータAの外部へ排出するようにしてもよい。さらに、第二、第三の開閉弁9A,9Bを排出路43,44(液圧回路4)に設ける場合には、シリンダ装置1内のエア抜きを容易にする都合上、ロッド側ポート10a及びピストン側ポート10bに近い位置に排出路43,44を接続するのが好ましいが、当該接続位置は適宜変更できる。
In this manner, when the discharge on-off valve is only the second on-off
また、本実施の形態において液圧アクチュエータAは、航空機に利用されるとしたが、鉄道車両等に利用されるとしてもよく、駆動対象は適宜変更できる。 Further, in the present embodiment, the hydraulic actuator A is used for an aircraft, but may be used for a railway vehicle or the like, and the drive target can be appropriately changed.
そして、これらの変更は、液圧回路4の構成、及び駆動部の構成によらず可能である。
These changes can be made regardless of the configuration of the
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but alterations, modifications, and changes are possible without departing from the scope of the claims.
A・・・液圧アクチュエータ、R1・・・ロッド側室(一方の作動室)、R2・・・ピストン側室(他方の作動室)、1,100・・・シリンダ装置(駆動部)、2・・・ポンプ、3・・・リザーバ、4・・・液圧回路、7・・・第一の開閉弁、9A・・・第二の開閉弁、9B・・・第三の開閉弁、10・・・シリンダ、10a・・・ロッド側ポート(一方のポート)、10b・・・ピストン側ポート(他方のポート)、11・・・ピストン、12,112・・・ロッド、40・・・循環通路、41・・・リザーバ通路、42・・・供給路(液圧回路のポンプに通じる流路)、43・・・排出路(液圧回路の一方のポートに通じる流路)、44・・・排出路(液圧回路の他方のポートに通じる流路)
A: hydraulic actuator, R1: rod-side chamber (one working chamber), R2: piston-side chamber (other working chamber), 1,100: cylinder device (drive unit), 2,. Pump, 3 ... Reservoir, 4 ... Hydraulic circuit, 7 ... First on-off valve, 9A ... Second on-off valve, 9B ... Third on-off valve, 10 ...・ Cylinder, 10a ・ ・ ・ Rod side port (one port), 10b ・ ・ ・ Piston side port (other port), 11 ・ ・ ・ Piston, 12, 112 ・ ・ ・ Rod, 40 ・ ・ ・ Circulation passage, 41 ... reservoir passage, 42 ... supply path (flow path leading to the pump of the hydraulic circuit), 43 ... discharge path (flow path leading to one port of the hydraulic circuit), 44 ... discharge Road (flow path to the other port of the hydraulic circuit)
Claims (8)
前記ポンプからの液圧の供給を受けて駆動される駆動部と、
リザーバと、
前記駆動部と、前記ポンプと、前記リザーバに接続される液圧回路と、
前記駆動部に設けられて、前記駆動部に液体を給排する二つのポートと、
前記ポンプに通じる前記液圧回路の流路に設けられて、外部から前記ポンプへの液体の供給を可能にする第一の開閉弁と、
一方の前記ポートに通じる前記液圧回路の流路又は前記駆動部に設けられて、開作業によって開弁されることで前記駆動部から外部への液体の排出を可能にする第二の開閉弁とを備える
ことを特徴とする液圧アクチュエータ。 Pump and
A drive unit driven by receiving the supply of the hydraulic pressure from the pump,
With a reservoir,
The drive unit, the pump, and a hydraulic circuit connected to the reservoir,
Two ports provided on the drive unit for supplying and discharging liquid to the drive unit;
A first on-off valve provided in a flow path of the hydraulic circuit that communicates with the pump, and enables supply of liquid to the pump from outside,
A second opening / closing valve provided in the flow path of the hydraulic circuit communicating with one of the ports or in the driving section, and being opened by an opening operation to enable discharge of liquid from the driving section to the outside; A hydraulic actuator comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の液圧アクチュエータ。 A third on-off valve which is provided in a flow path of the hydraulic circuit communicating with the other port or in the drive unit and enables discharge of liquid from inside the drive unit to the outside. 2. The hydraulic actuator according to 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液圧アクチュエータ。 The hydraulic actuator according to claim 1, wherein, among the on-off valves, on-off valves other than the first on-off valve function as throttle valves when the valve is opened.
ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の液圧アクチュエータ。The hydraulic actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記ハウジングは、前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁を介して前記駆動部から外部へ排出された液体を回収する外部リザーバに分離可能に接続される接続口を有し、The housing has a connection port that is separably connected to an external reservoir that collects liquid discharged from the driving unit to the outside through an opening / closing valve other than the first opening / closing valve among the opening / closing valves. ,
前記開閉弁のうち、前記第一の開閉弁以外の開閉弁は、前記接続口より上流側に設けられるOf the on-off valves, on-off valves other than the first on-off valve are provided upstream of the connection port.
ことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の液圧アクチュエータ。The hydraulic actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein:
一方の前記ポートは、一方の前記作動室に通じ、
他方の前記ポートは、他方の前記作動室に通じる
ことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の液圧アクチュエータ。 The drive unit includes a cylinder, a piston movably inserted into the cylinder and defining two working chambers in the cylinder, and a rod inserted into the cylinder and connected to the piston. ,
One of the ports communicates with one of the working chambers,
The hydraulic actuator according to any one of claims 1 to 5 , wherein the other port communicates with the other working chamber.
一方の前記ポートは、前記ロッド側の前記作動室に通じている
ことを特徴とする請求項6に記載の液圧アクチュエータ。 The piston is connected to a tip of the rod,
The hydraulic actuator according to claim 6 , wherein the one port communicates with the working chamber on the rod side.
ことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の液圧アクチュエータ。 The said hydraulic circuit has the circulation path which connects the said pump and two said ports, and the reservoir path which connects the said circulation path and the said reservoir.The any one of Claim 1 to 7 characterized by the above-mentioned. A hydraulic actuator as described.
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