JPH10131916A - 回転式油圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転角検出手段を一体的に備えた、小形の回
転式油圧アクチュエータを得る。 【解決手段】 ほぼ円筒状密閉筺体１内を、円筒内面に
摺接して回動する仕切弁４によって第一油圧室と第二油
圧室とに分割し、それぞれの油圧室に送給される油圧に
より仕切弁４を回動してその動きを出力軸２に取り出す
ようにし、出力軸２の反出力端側に出力軸の回転位置検
出手段１５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、出力軸の回転角
を高精度に駆動保持制御する回転式油圧アクチュエータ
に関するものであり、例えば内燃機関の吸排気弁開閉時
期制御用駆動源等に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の回転式油圧アクチュエータ
の概略構造とその駆動方法を説明するための図であり、
図９はそのＡ−Ａ線における断面図である。図中、１は
断面がほぼ半円形をなす円筒状密閉筺体、２は出力軸、
３は出力軸２と一体的に結合された回転体で、筺体１内
に収容されている。４はその一端が回転体３の外周部に
挿入または一体的に結合され、他端が筺体１の内面に摺
動可能に接触する仕切弁、５は筺体１、回転体３、及び
仕切弁４にて構成される第一油圧室、６は第一油圧室５
と同様に構成され、第一油圧室５に対向する第二油圧
室、７は第一油圧室５の油吸排用第一通路、８は第二油
圧室６の油吸排用第二通路、９は上記第一及び第二油圧
室への油供給または排出を電気的に制御する四ポート三
位置切り替えの電磁弁式油圧制御バルブ、１０は油圧ア
クチュエータに油供給するための油ポンプ、１１は油タ
ンク、１２は油圧制御バルブ９からの排油を油タンク１
１に戻すためのリターン配管、１３は出力軸２を回転自
在に支持する軸受け、１４は出力軸２貫通部からの油洩
れ防止用オイルシールリングである。なお、油圧制御バ
ルブ９のポート９ａは油ポンプ１０へ、ポート９ｂは第
一油圧室５へ、ポート９ｃは第二油圧室６へ、ポート９
ｄは油タンク１１へそれぞれ接続されている。

【０００３】次に動作について説明する。従来の回転式
油圧アクチュエータの仕切弁４は、図８中の実線矢印ま
たは点線矢印の双方向に回転軸２を中心に回転可能であ
る。先ずポート９ａと９ｂが連通するよう油圧制御バル
ブ９を制御した場合、油ポンプ１０によって加圧供給さ
れた油は、第一油圧室５に供給される。これと同時に、
油圧制御バルブ９の図示しないスプール弁の移動によ
り、ポート９ｃと９ｄが連通するため、第二油圧室６の
油は油圧制御バルブ９を介して油タンク１１へ排出され
る。従って、この状態では、第一油圧室５の圧力は第二
油圧室６の圧力より高くなり、両油圧室５と６間に圧力
差が生じる。よって上記圧力差により仕切弁４は図中実
線矢印方向に回転し、回転体３及び出力軸２を回転させ
る。

【０００４】次に、油圧制御バルブ９のポート９ａと９
ｃとが連通するようスプール弁が制御された場合、油ポ
ンプ１０によって加圧供給された油は、第二油圧室６に
供給される。これと同時に、油圧制御バルブ９のポート
９ｂと９ｄが連通するため、第一油圧室５の油は油圧制
御バルブ９を介して油タンク１１へ排出される。従って
この状態では、第二油圧室６の圧力は第一油圧室５の圧
力より高くなり、両油圧室５と６間には、上記と逆方向
の圧力差が生じるため図中点線矢印方向に出力軸２を回
転させる。

【０００５】なお、上記油圧制御バルブ９の図示しない
スプール弁によって、ポート９ｂ及び９ｃが共に閉塞さ
れた場合、双方の油圧室５、６内に油圧が均等に保持さ
れるため出力軸２の回転は停止し、その位置を保持す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転式油圧アク
チュエータは、回転角検出手段を一体的に備えておら
ず、通常、アクチュエータにより駆動される側の位置信
号の検出により、油圧制御が行なわれる。従って、アク
チュエータと位置検出手段は別置きされる場合が多い。
またアクチュエータ非作動時においては、油圧制御バル
ブの油漏れにより油圧室の内圧が低下し、出力軸を回転
初期位置に拘束することができなくなる。その結果再起
動時の出力位置ズレ、また外部振動等の外力によりチャ
タリングが発生する等の問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような従来の油圧アクチ
ュエータが抱えた諸問題を解決し、大形化することな
く、高効率の、しかも非作動時の初期位置保持が可能な
油圧アクチュエータを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転式油
圧アクチュエータは、ほぼ円筒状密閉筺体内を、円筒内
面に摺接して回動する仕切弁によって第一油圧室と第二
油圧室とに分割し、それぞれの油圧室に送給される油圧
により上記仕切弁を回動してその動きを出力軸に取り出
すようにしたものにおいて、出力軸の反出力端側に出力
軸の回転位置検出手段を設けたものである。

【０００９】また、上記構成において、出力軸を回動の
初期位置に規制する規制手段を備えたものである。

【００１０】また、規制手段として、出力軸を回動の初
期位置方向に付勢するバネを用いている。

【００１１】また、規制手段として、弾性体により付勢
されて筺体内面に突出し、仕切弁を拘束するボールスト
ッパを用いている。

【００１２】また、規制手段として、電磁コイルにより
進退が制御され、前進時に筺体内面に頭部が突出し、仕
切弁を拘束するピンストッパを用いている。

【００１３】また、電磁コイルは、回転位置検出手段に
より検出する仕切弁の位置信号により制御されるような
されている。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下この発明の実施の形態１を図１及び
図２により説明する。図１は本実施の形態１による回転
式油圧アクチュエータの外観図であり、図２はその軸方
向断面図である。図中、１は円筒状密閉筺体、２は出力
軸、３は出力軸２に直結された回転体、４は回転体３に
設けられた仕切弁であり、その基部は回転体３に固定さ
れ、外周端は筺体１の内壁に接触摺動する。１３は出力
軸２の軸受け、１４はオイルシールリングである。２ａ
は出力軸２の反出力端側に設けられた連結軸、１５は回
転角センサであり、連結軸２ａに一体的に挿入連結され
ている。

【００１５】次に上記回転角センサ１５の構成を説明す
る。図２中、１５ａは回転角センサ１５を構成するハウ
ジング、１５ｂは、ハウジング１５ａの、連結軸２ａと
対向する位置に装着された電気抵抗体、１５ｃは電気抵
抗体１５ｂ上を摺動移動するブラシ、１５ｄはコネク
タ、１５ｅは電気抵抗体１５ｂの両端及びブラシ１５ｃ
にそれぞれ電気的に接続されたターミナル、１５ｆはブ
ラシ１５ｃが一体的に固定され、しかも連結軸２ａに挿
入固定されたブッシュ、１５ｇはハウジング１５ａと筺
体１の装着面の気密保持を行うシールリングである。

【００１６】次に実施の形態１の動作を説明する。本実
施の形態による回転式油圧アクチュエータの出力軸駆動
動作は、従来の回転式油圧アクチュエータと同様である
ので、ここではその説明を省略し、油圧アクチュエータ
が作動したときの回転角センサ１５の電気信号出力動作
についてのみ説明する。図３は回転角センサ１５の基本
動作を示す略図であり、図中Ｖｉｎは陽極電源、Ｅは陰
極電源、Ｖｏｕｔは出力信号である。出力軸２の回転に
より連結軸２ａに連結されたブッシュ１５ｆが回転する
ため、ブッシュ１５ｆに固定されたブラシ１５ｃは電気
抵抗体１５ａ上の図中ＡからＢの範囲で摺動移動し、出
力軸２の回転角に応じた電気信号がＶｏｕｔより出力さ
れる。この出力信号が図示しないコンピュータに伝送さ
れ、上記コンピュータの判断により油圧制御弁（図示せ
ず）が適正制御され、出力軸２の回転位置が目標位置に
来るよう動作する。つまり上記コンピュータによるフィ
ードバック制御が行われる。

【００１７】実施の形態２．次にこの発明の実施の形態
２を図４、図５について説明する。図４は本実施の形態
による回転式油圧アクチュエータの軸方向断面図、図５
は弾性バネ装着部の拡大断面図である。両図中、１は筺
体、２は出力軸、３は回転体、４は仕切弁、４０は弾性
バネである。弾性バネ４０は、その一端が筺体１側の固
定部４０ａに固定され、また他端が出力軸２の固定部４
０ｂに固定された金属コイル製のねじりバネで、その復
元力が出力軸２を回転初期位置に戻す方向に作用するよ
う配設されている。

【００１８】実施の形態２による回転式油圧アクチュエ
ータの出力軸駆動動作は、基本的に従来の回転式油圧ア
クチュエータと同じであるが、各油圧室に油圧が保持さ
れていない状態、つまり非作動時においては、出力軸２
が回転初期位置に戻されるよう、弾性バネ４０の復元力
が作用するため、油圧室に油圧が保持されていない状態
であっても出力軸２は回転初期位置で安定的に保持され
る。

【００１９】実施の形態３．次にこの発明の実施の形態
３を図６により説明する。図中、５０はボールストツ
パ、５１はガイド孔、５２は弾性体、５３はネジであ
る。ボールストッパ５０は筺体１に設けられたガイド孔
５１に収容され、その先端の一部がガイド孔開口部５１
ａを通して筺体１の内壁から突出し、仕切弁４を初期位
置に規制する。ボールストッパ５０はガイド孔５１に収
容されている弾性体５２に付勢されて自由に前後に動く
ように支持されている。弾性体５２はネジ５３が受けて
いる。その他の構造は従来のものと同じであり、同一ま
たは相当部分に同一符号を付している。

【００２０】次に、この発明の実施の形態３の動作を説
明する。先ず回転式油圧アクチュエータ停止状態では、
筺体１の内壁から突出したボールストッパ５０の頭部に
より仕切弁４を初期位置に規制し、出力軸２の回転を阻
止している。次に回転式油圧アクチュエータが作動し始
める状態では、油圧供給による仕切弁４の回転力が弾性
体５２の弾性力を上回り、ボールストッバ５０を押し込
むため、仕切弁４の拘束が解除され、油圧に応じた出力
が出力軸２に得られる。また、回転式油圧アクチュエー
タが初期位置へ戻る場合も、上記と同様に仕切弁４の回
転力によりボールストッパ５０を押し込み、初期位置へ
戻る。なお、ボールストッパ５０の押し込み力はネジ５
３にて調整することが可能である。

【００２１】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４を図７により説明する。なお、図７は、実施の形態
３を示す図６中の一点鎖線で囲んだ部分に相当する箇所
のみを図示した部分断面図である。図中、６０は磁性体
からなるピンストッパ、６１はピンストッパ６０を付勢
するスプリング、６２はソレノイドコイル、６３はヨー
ク、６４はコア、６５はハーネスである。ピンストッパ
６０の頭部は、回転式油圧アクチュエータの非作動時、
筺体１の内部に突出し、仕切弁４を初期位置に拘束して
いる。

【００２２】次にこの実施の形態４の動作を説明する。
先ず回転式油圧アクチュエータ非作動時は、スプリング
６１の弾性力により、ピンストッパ６０は筺体１の内面
に突き出しており、仕切弁４の回転移動を拘束してい
る。回転式油圧アクチュエータが作動するとき、油圧制
御バルブ９への通電と同時にハーネス６５を経てコイル
６２に通電され、ピンストッパ６０、ヨーク６３及びコ
ア６４にて構成された磁路に電磁力が発生する。このと
きの電磁力により、ピンストッパ６０は吸引されてスプ
リング６１の付勢力に抗して後退し、その先端が筺体１
内面から引っ込み、仕切弁４の回転移動拘束が解除され
る。さらにまた、回転式油圧アクチュエータが停止する
場合、仕切弁４が初期位置に戻ったことを回転角センサ
１５により検出した上で、コイル６２への通電を停止す
る。従って電磁力が発生しなくなり、ピンストッパ６０
はスプリング６１により押し出され、再度仕切弁４の回
転移動を拘束する。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、出力軸回転位置検出
手段を出力軸の反出力端側へ装着したことにより、出力
軸の回転角に応じた電気出力信号を発生させることが可
能であり、例えばコンピュータの仕様による回転位置フ
ィードバック制御が可能となるため、小形にして、かつ
出力軸回転位置制御の高精度化が図れる。

【００２４】また、出力軸端への弾性バネの装着、ある
いは仕切弁を拘束するストッパの設置により、出力軸を
回動の初期位置に規制する手段を備えているので、油圧
が作用しない状態の位置決め精度向上と耐久性の向上が
図れる。

【００２５】また、電磁的に作動するピンストッパの制
御を、出力軸回転位置検出手段の出力により制御するこ
とにより、より確実な仕切弁の初期位置への規制が可能
となり、一層の動作精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る回転式油圧ア
クチュエータの外観図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る回転式油圧ア
クチュエータの軸方向断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る回転式油圧ア
クチュエータの回転位置検出手段の動作説明のための略
図である。

【図４】 この発明の実施の形態２に係る回転式油圧ア
クチュエータの軸方向断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態３に係る回転式油圧ア
クチュエータの部分断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態４に係る回転式油圧ア
クチュエータの側面断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態５に係る回転式油圧ア
クチュエータの部分断面図である。

【図８】 従来の回転式油圧アクチュエータを示す側面
断面図である。

【図９】 図８のＡ−Ａ線における断面図である。

【符号の説明】

１ 筺体、２ 出力軸、２ａ 連結軸、３ 回転体、４
仕切弁、５ 第一油圧室、６ 第二油圧室、７ 第一
通路、８ 第二通路、９ 油圧制御バルブ、１０ 油ポ
ンプ、１１ 油タンク、１２ リターン配管、１３ 軸
受け、１４ オイルシールリング、１５ 回転角セン
サ、１５ａ ケーシング、１５ｂ 抵抗体、１５ｃ ブ
ラシ、１５ｄ コネクタ、１５ｅ ターミナル、１５ｆ
ブッシュ、１５ｇ シールリング、４０ 弾性バネ、
４０ａ、４０ｂ バネ固定部、５０ ボールストッパ、
５１ ガイド孔、５１ａ ガイド孔開口部、５２ 弾性
体、５３ ネジ、６０ ピンストッパ、６１ スプリン
グ、６２ ソレノイドコイル、６３ ヨーク、６４ コ
ア、６５ ハーネス。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ円筒状密閉筺体内を、円筒内面に摺
   接して回動する仕切弁によって第一油圧室と第二油圧室
   とに分割し、それぞれの油圧室に送給される油圧により
   上記仕切弁を回動してその動きを出力軸に取り出すよう
   にした回転式油圧アクチュエータにおいて、出力軸の反
   出力端側に出力軸の回転位置検出手段を設けたことを特
   徴とする回転式油圧アクチュエータ。
2. 【請求項２】 出力軸を回動の初期位置に規制する規制
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の回転式油
   圧アクチュエータ。
3. 【請求項３】 規制手段は、出力軸を回動の初期位置方
   向に付勢するバネであることを特徴とする請求項２記載
   の回転式油圧アクチュエータ。
4. 【請求項４】 規制手段は、弾性体により付勢されて筺
   体内面に突出し、仕切弁を拘束するボールストッパであ
   ることを特徴とする請求項２記載の回転式油圧アクチュ
   エータ。
5. 【請求項５】 規制手段は、電磁コイルにより進退が制
   御され、前進時に筺体内面に頭部が突出し、仕切弁を拘
   束するピンストッパであることを特徴とする請求項２記
   載の回転式油圧アクチュエータ。
6. 【請求項６】 電磁コイルは、回転位置検出手段により
   検出する仕切弁の位置信号により制御されるようなされ
   ていることを特徴とする請求項５記載の回転式油圧アク
   チュエータ。