WO2018011975A1 - 電動油圧アクチュエータシステム - Google Patents

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WO2018011975A1
WO2018011975A1 PCT/JP2016/070976 JP2016070976W WO2018011975A1 WO 2018011975 A1 WO2018011975 A1 WO 2018011975A1 JP 2016070976 W JP2016070976 W JP 2016070976W WO 2018011975 A1 WO2018011975 A1 WO 2018011975A1
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WO
WIPO (PCT)
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hydraulic
actuator
discharge pressure
pressure
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/070976
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English (en)
French (fr)
Inventor
和臣 長谷川
正悟 萩原
荻野 淳
Original Assignee
住友精密工業株式会社
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Publication date
Application filed by 住友精密工業株式会社 filed Critical 住友精密工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to an electrohydraulic actuator system.
  • Patent Document 1 describes an electro-hydraulic actuator (EHA) system used for lifting and lowering an aircraft leg.
  • EHA electro-hydraulic actuator
  • This system includes a hydraulic actuator, a hydraulic circuit, a hydraulic pump, an electric motor, and a controller.
  • the controller controls the operation of the electric motor, the hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator via the hydraulic circuit.
  • the hydraulic actuator is extended or contracted, the leg is stored in the storage chamber or the leg is expanded from the storage chamber.
  • Patent Document 2 describes a system including a plurality of hydraulic supply sources including a hydraulic pump and an electric motor for redundancy.
  • the plurality of hydraulic supply sources are arranged in parallel with each other.
  • a merging portion is provided between the plurality of hydraulic supply sources and the hydraulic actuator.
  • the plurality of hydraulic supply sources operate simultaneously and in parallel when normal.
  • the hydraulic oil from a plurality of hydraulic supply sources merges at the junction and is then supplied to the hydraulic actuator.
  • one of the plurality of hydraulic supply sources fails, only the other hydraulic supply source operates to supply hydraulic oil to the hydraulic actuator.
  • the controller feeds back the rotation speed of the electric motor and the current supplied to the electric motor, and controls the operation of the electric motor so that the rotation speed of the electric motor becomes the target rotation speed.
  • the applicant of the present application feeds back a sensor signal for detecting the discharge pressure of the hydraulic pump, and controls the operation of the electric motor so that the discharge pressure of the hydraulic pump becomes the target discharge pressure.
  • a system was proposed (Japanese Patent Application No. 2015-28291). As a result, it is possible to suppress variations in the operation of the hydraulic actuator caused by the viscosity of the hydraulic oil changing according to the environment.
  • the technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a plurality of hydraulic pressures in an electric hydraulic actuator system configured to operate a plurality of hydraulic supply sources simultaneously and in parallel.
  • the operating state of the source is to be the same.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a mechanism of a problem that can occur in an electrohydraulic actuator system including a plurality of hydraulic supply sources.
  • the electric hydraulic actuator system includes two hydraulic supply sources, a first hydraulic supply source and a second hydraulic supply source, arranged in parallel as in the system of Patent Document 2. Although illustration is omitted, a merging portion is provided between the first hydraulic pressure supply source, the second hydraulic pressure supply source, and the hydraulic actuator.
  • a merging portion is provided between the first hydraulic pressure supply source, the second hydraulic pressure supply source, and the hydraulic actuator.
  • the sensor of the first hydraulic supply source is disposed between the hydraulic pump and the junction, and the sensor of the second hydraulic supply source is also disposed between the hydraulic pump and the junction.
  • step S61 of FIG. 7 it is assumed that the actual discharge pressure matches or substantially matches the target discharge pressure by the simultaneous and parallel operation of the two hydraulic supply sources.
  • the sensor of the first hydraulic pressure supply source has a characteristic of outputting the detected discharge pressure at a low level within a tolerance range. For this reason, the sensor of the first hydraulic pressure supply source may output a detected discharge pressure lower than the target discharge pressure in a situation where the target discharge pressure and the actual discharge pressure substantially match (see step S62). .
  • the controller of the first hydraulic pressure supply source increases the rotation speed of the electric motor based on the detected discharge pressure that is lower than the target discharge pressure.
  • the sensor of the second hydraulic pressure supply source may output a detected discharge pressure higher than the target discharge pressure in a situation where the target discharge pressure and the actual discharge pressure substantially match (see step S64). .
  • the controller of the second hydraulic pressure supply source decreases the rotation speed of the electric motor based on the detected discharge pressure higher than the target discharge pressure.
  • the electric motor of the first hydraulic pressure supply source increases the rotation speed
  • the electric motor of the second hydraulic pressure supply source decreases the rotation speed, so that the actual discharge pressure is maintained in a state that matches the target discharge pressure (step) (See S66).
  • the electric motor of the first hydraulic pressure supply source continues to increase the rotation speed
  • the second hydraulic pressure supply source Since the sensor continues to output a higher detected discharge pressure, the electric motor of the second hydraulic pressure supply source continues to decrease the rotational speed.
  • the inventor of the present application has found such a mechanism and has completed the technique disclosed herein. Specifically, the technology disclosed herein relates to an electrohydraulic actuator system.
  • the electric hydraulic actuator system includes a hydraulic actuator, a plurality of hydraulic supply sources arranged in parallel to each other and configured to boost the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator by operating simultaneously and in parallel.
  • a merging portion where the hydraulic oil from the plurality of hydraulic supply sources merges between the plurality of hydraulic supply sources and the hydraulic actuator, and the hydraulic oil is sent from the plurality of hydraulic supply sources to the hydraulic actuator A configured hydraulic circuit.
  • Each of the plurality of hydraulic supply sources includes a hydraulic pump configured to discharge the hydraulic oil, an electric motor coupled to the hydraulic pump and configured to drive the hydraulic pump, and the hydraulic pump.
  • a sensor disposed between the merging portion and configured to detect a discharge pressure of the hydraulic pump; and the target discharge pressure and the sensor so that a discharge pressure of the hydraulic pump becomes a target discharge pressure.
  • a controller configured to control the operation of the electric motor based on a deviation from the detected discharge pressure.
  • Each of the controllers of the plurality of hydraulic pressure supply sources inputs a deviation between the target discharge pressure and the detected discharge pressure, and outputs the deviation when the absolute value of the deviation is equal to or less than a predetermined value. It has a dead zone.
  • the hydraulic oil discharged from each hydraulic pump joins at the merging portion and is then supplied to the hydraulic actuator.
  • the hydraulic actuator operates by receiving supply of hydraulic oil.
  • the controllers of the plurality of hydraulic supply sources each control the operation of the electric motor based on the detected discharge pressure and the target discharge pressure detected by each sensor. Specifically, the operation of the electric motor is controlled based on the deviation between the target discharge pressure and the detected discharge pressure so that the discharge pressure of the hydraulic pump becomes the target discharge pressure.
  • the discharge pressure of the hydraulic pump matches or substantially matches the target discharge pressure.
  • Each controller of multiple hydraulic supply sources has a dead zone.
  • the dead zone is output with the deviation set to zero when the absolute value of the deviation between the target discharge pressure and the detected discharge pressure is a predetermined value or less.
  • the controller receives a pressure command of the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator and a feedback signal of the detected discharge pressure of the sensor, and the discharge pressure of the hydraulic pump corresponds to the pressure command.
  • a motor rotation speed control block that outputs a supply current command of the electric motor so that the rotation speed of the motor becomes a target rotation speed corresponding to the rotation speed command, and the supply current command from the motor rotation speed control block
  • the supply current feedback signal to the electric motor is Serial so that the target supply current corresponding to the supply current command, the include a current control block supplies current to the electric motor, the may be.
  • This configuration corresponds to adding feedback control based on the discharge pressure of the hydraulic pump to the electric hydraulic actuator system that performs feedback control based on the rotation speed of the electric motor and the supply current value.
  • the controller performs the discharge pressure feedback control of the hydraulic pump, so that the discharge pressure of the hydraulic pump can be maintained at the target discharge pressure regardless of the viscosity of the hydraulic oil. Since the pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator is maintained at a predetermined pressure, the pressure in the hydraulic actuator is prevented from becoming too high.
  • the hydraulic actuator, the plurality of hydraulic supply sources, and the hydraulic circuit may be mounted on an aircraft.
  • This electric hydraulic actuator system is made redundant by having a plurality of hydraulic supply sources.
  • This electro-hydraulic actuator system satisfies the configuration required for an electro-hydraulic actuator system mounted on an aircraft.
  • the hydraulic actuator may be configured to retract and deploy the aircraft legs.
  • a hydraulic actuator configured to retract and deploy an aircraft leg opens and closes a hydraulic actuator that raises and lowers the leg (so-called gear actuator) and / or a door of a storage chamber that stores the leg. Includes hydraulic actuators (so-called door actuators). Further, a hydraulic actuator (so-called down-lock release actuator) for releasing a mechanism for fixing the leg-lowering state and / or a hydraulic actuator (so-called gear) for releasing an up-lock mechanism for holding the leg in a retracted state. An up-lock release actuator) and / or a hydraulic actuator for releasing an up-lock mechanism that holds the door in a closed state (so-called door up-lock release actuator) may be included.
  • this electric hydraulic actuator system can prevent the pressure in the hydraulic actuator from becoming too high by performing feedback control based on the discharge pressure of the hydraulic pump.
  • the controllers of the plurality of hydraulic supply sources each have a dead zone, so that the operation states of the plurality of hydraulic supply sources that operate simultaneously and in parallel are the same or substantially the same. Can be the same.
  • FIG. 1 is an explanatory perspective view illustrating a leg lifting mechanism.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the leg lifting EHA system.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the configuration of the hydraulic circuit.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the pressure control block of the EHA controller.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the characteristics of the dead zone.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the EHA.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a problem that may occur in an EHA system including a plurality of hydraulic supply sources.
  • FIG. 1 illustrates a leg lifting mechanism to which the EHA system 1 is applied.
  • the lifting / lowering mechanism that stores the leg 11 in the body 12 and deploys from the body 12 includes a gear actuator 21 for lifting and lowering the leg 11 and a door 14 of the storage chamber 13 that houses the leg 11. It includes at least a door actuator 22 for opening and closing. These actuators 21 and 22 operate sequentially when the legs 11 are retracted and deployed.
  • the leg lifting / lowering mechanism of this example further includes a down lock release actuator 23 for releasing the mechanism for fixing the leg lowering state.
  • the gear actuator 21, the door actuator 22, the down lock release actuator 23, the door up lock release actuator 26, and the gear up lock release actuator 27 may be collectively referred to as the hydraulic actuator 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the EHA system 1.
  • the EHA system 1 includes a hydraulic actuator 2, a hydraulic circuit 33, a first hydraulic supply source 31, and a second hydraulic supply source 32.
  • the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 are arranged in parallel with each other.
  • the EHA system 1 is redundant.
  • a junction 331 is provided between the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 and each actuator 21, 22, 23, 26, 27.
  • the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 supply hydraulic oil to the hydraulic actuator 2 via the junction 331 and the hydraulic circuit 33, respectively.
  • the first hydraulic supply source 31 includes a hydraulic pump 321, an electric motor 311 connected to the hydraulic pump 321, a first EHA controller 401 that controls the operation of the electric motor 311, and a first pressure that detects the discharge pressure of the hydraulic pump 321. 1 pressure sensor 341.
  • the second hydraulic supply source 32 includes a hydraulic pump 322, an electric motor 312 connected to the hydraulic pump 322, a second EHA controller 402 that controls the operation of the electric motor 312, and a first pressure that detects the discharge pressure of the hydraulic pump 322. 2 pressure sensor 342.
  • the hydraulic circuit 33 supplies hydraulic oil discharged from the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 to the gear actuator 21, the door actuator 22, the down lock release actuator 23, the door up lock release actuator 26, or
  • the gear up lock release actuator 27 is configured to selectively send the gear up lock release actuator 27.
  • the hydraulic circuit 33 is also configured to discharge hydraulic fluid from the gear actuator 21, the door actuator 22, the down lock release actuator 23, the door up lock release actuator 26, and the gear up lock release actuator 27.
  • the specific configuration of the hydraulic circuit 33 is not particularly limited, and various configurations can be employed as appropriate.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the hydraulic circuit 33.
  • the hydraulic oil path is indicated by a solid line
  • the electric signal path is indicated by a two-dot chain line.
  • the gear actuator 21, the door actuator 22, and the down lock release actuator 23 included in the EHA system 1 are hydraulic telescopic cylinders that expand and contract when supplied with hydraulic oil.
  • the gear actuator 21, the door actuator 22, and the down lock release actuator 23 have a bore side oil chamber 24 and an annulus side oil chamber 25 in the cylinder.
  • the piston head separates the bore side oil chamber 24 and the annulus side oil chamber 25 in the cylinder.
  • the first port of the gear actuator 21, the door actuator 22, and the down lock release actuator 23 communicates with the bore side oil chamber 24, and the second port communicates with the annulus side oil chamber 25.
  • the hydraulic oil flows into and out of the bore side oil chamber 24 through the first port, and flows into and out of the annulus side oil chamber 25 through the second port.
  • the gear actuator 21 is configured to lift the leg against the load when extending, and to release the load and lower the leg when contracting.
  • the door actuator 22 is configured to release a load to open the door when extended, and to close the door against the load when contracted.
  • the down lock release actuator 23 is applied with a load by an urging member (not shown) in the extending direction, and releases the mechanism that fixes the leg-lowering state by contracting.
  • the door-up lock release actuator 26 and the gear-up lock release actuator 27 are hydraulic expansion cylinders that expand upon receiving the supply of hydraulic oil, and contract by spring force when the supply of hydraulic oil is lost.
  • the door up lock release actuator 26 releases the mechanism (up lock) that fixes the door in the raised state when it extends.
  • the gear up lock release actuator 27 releases the mechanism (up lock) for fixing the gear in the pulled-up state when extended.
  • each of the hydraulic pumps 321 and 322 included in the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 can rotate only in one direction, and the hydraulic oil sucked from the suction port can be obtained. It is a single rotation type that discharges from a discharge port.
  • the upstream side of the first and second hydraulic supply sources 31 and 32 (that is, the suction port side) provided in parallel is connected to the reservoir 81 after merging.
  • the reservoir 81 is a tank for absorbing fluctuations in the total volume of the bore side oil chamber 24 and the annulus side oil chamber 25 of the hydraulic actuator 2 as the hydraulic actuator 2 expands and contracts.
  • the first and second hydraulic supply sources 31 and 32 each have a check valve 35 disposed downstream of the hydraulic pumps 321 and 322 (that is, the discharge port side).
  • the check valve 35 is hydraulic fluid discharged from the hydraulic pumps 321 and 322 of the other hydraulic supply sources 31 and 32 when one of the first and second hydraulic supply sources 31 and 32 fails and stops. Is prevented from flowing back to the hydraulic supply sources 31 and 32 that are stopped.
  • the downstream sides of the first and second hydraulic supply sources 31 and 32 are connected to a gear selector valve 51 and a door selector valve 52, which will be described later, after merging at the merging portion 331.
  • the downstream side of the hydraulic pump 321 of the first hydraulic supply source 31 is branched, and this branch path is connected to the reservoir 81 via the relief valve 36 and the filter 82.
  • the first pressure sensor 341 described above is disposed on this branch path.
  • a branch path provided on the downstream side of the hydraulic pump 322 of the second hydraulic supply source 32 is also connected to the reservoir 81 via the relief valve 36 and the filter 82.
  • the second pressure sensor 342 described above is disposed on this branch path.
  • the gear selector valve 51 is a four-port three-position switching valve having four ports, a P port, a T port, an A port, and a B port.
  • the gear selector valve 51 has a function of selectively sending hydraulic oil to the gear actuator 21 and the down lock release actuator 23.
  • the P port of the gear selector valve 51 is connected to the discharge ports of the hydraulic pumps 321 and 322 of the first and second hydraulic supply sources 31 and 32, the T port is connected to the reservoir 81, and the A port is the gear.
  • the bore 21 is connected to the bore side oil chamber 24 of the actuator 21 and the annulus side oil chamber 25 of the down lock release actuator 23, and the B port is connected to the annulus side oil chamber 25 of the gear actuator 21.
  • the annulus oil chamber 25 of the gear actuator 21 is also connected to the reservoir 81, bypassing the gear selector valve 51.
  • a check valve 59 is interposed on the bypass path. The check valve 59 prevents the inside of the annulus oil chamber 25 of the gear actuator 21 from being in a negative pressure state.
  • the bore side oil chamber 24 of the down lock release actuator 23 is connected to the reservoir 81.
  • the gear selector valve 51 is a direct-drive spool-and-sleeve type using a solenoid. The spool is biased to the center position by a spring. The gear selector valve 51 communicates the A port and the B port with the T port at the center position, as shown in FIG. The gear selector valve 51 also communicates the A port with the P port and the B port with the T port at the first offset position (the left position in FIG. 3). The gear selector valve 51 communicates the A port and the T port and communicates the B port and the T port at the second offset position (the right position in FIG. 3).
  • the host controller 9 selectively sends the working oil to the bore side oil chamber 24 or the annulus side oil chamber 25 of the gear actuator 21 through the switching of the gear selector valve 51 and also the annulus side oil chamber 25 of the down lock release actuator 23. Switch the supply and stop of hydraulic oil to the bore side oil chamber 24 or the annulus side oil chamber 25 of the gear actuator 21 through the switching of the gear selector valve 51 and also the annulus side oil chamber 25 of the down lock release actuator 23. Switch the supply and stop of hydraulic oil to
  • variable aperture 55 changes the aperture amount according to the stroke amount of the gear actuator 21.
  • the variable aperture 55 limits the speed at which the gear actuator 21 contracts, and the variable aperture 55 reduces the aperture opening in the vicinity of the contracted end of the gear actuator 21. As a result, in the vicinity of the contracted end of the gear actuator 21, the speed at which the gear actuator 21 contracts further decreases.
  • the door selector valve 52 is a 3-port 2-position switching valve having three ports, an A port, a P port, and a T port.
  • the door selector valve 52 has a function of selectively sending hydraulic oil to the door actuator 22.
  • the P port of the door selector valve 52 is connected to the discharge ports of the hydraulic pumps 321 and 322 of the first and second hydraulic supply sources 31 and 32, the T port is connected to the reservoir 81, and the A port is the door. It is connected to the bore side oil chamber 24 of the actuator 22.
  • the door selector valve 52 is also a direct drive type spool and sleeve type by a solenoid.
  • the spool is biased to the normal position by a spring.
  • the door selector valve 52 communicates the A port with the P port as shown in FIG.
  • the door selector valve 52 communicates the A port and the T port at the offset position.
  • the host controller 9 selectively sends hydraulic oil to the bore side oil chamber 24 or the annulus side oil chamber 25 of the door actuator 22 through the switching of the door selector valve 52.
  • the bore side oil chamber 24 of the door actuator 22 is also connected to the reservoir 81 by bypassing the door selector valve 52.
  • a check valve 58 is interposed in the middle of the bypass path. This check valve 58 is a valve for preventing the inside of the bore side oil chamber 24 of the door actuator 22 from being in a negative pressure state.
  • variable aperture 57 changes the aperture amount according to the stroke amount of the door actuator 22.
  • the variable aperture 57 limits the speed at which the door actuator 22 extends, and reduces the aperture opening near the extended end of the door actuator 22. As a result, in the vicinity of the extended end of the door actuator 22, the speed at which the door actuator 22 extends further decreases.
  • a dump valve 53 is interposed between the gear actuator 21 and door actuator 22 and the reservoir 81.
  • the dump valve 53 is a 3-port 2-position switching valve having A, B, and T ports.
  • the dump valve 53 is a solenoid valve having a spool that is directly driven by a solenoid.
  • the host controller 9 controls the dump valve 53.
  • the spool of the dump valve 53 is biased to the normal position by a spring. As shown in FIG. 3, the dump valve 53 communicates the A port and the B port with the T port at the normal position, and blocks the A port, the B port, and the T port at the offset position.
  • the A port of the dump valve 53 is connected to the bore side oil chamber 24 of the gear actuator 21 via the check valve 54 and the variable throttle 55 described above, and to the annulus side oil chamber 25 of the down lock release actuator 23. It is connected.
  • the B port of the dump valve 53 is connected to the annulus oil chamber 25 of the door actuator 22 via the check valve 56 and the variable throttle 57 described above.
  • the T port of the dump valve 53 is connected to the reservoir 81.
  • the door up lock selector valve 510 and the gear up lock selector valve 511 are 3-port 2-position switching valves having A, P, and T ports, respectively. These up-lock selector valves 510 and 511 are solenoid valves each having a spool that is directly driven in one direction by a solenoid. The solenoid valve may be a pilot type solenoid valve.
  • the host controller 9 controls the uplock selector valves 510 and 511, respectively.
  • the spools of the door up lock selector valve 510 and the gear up lock selector valve 511 are biased to the normal position by a spring.
  • the door up lock selector valve 510 and the gear up lock selector valve 511 communicate the A port with the T port at the normal position, and communicate the A port and the P port at the offset position.
  • a port of the door up lock selector valve 510 is connected to the door up lock release actuator 26.
  • the A port of the gear up lock selector valve 511 is connected to the gear up lock release actuator 27.
  • the P port of the door uplock selector valve 510 is connected between the bore side oil chamber 24 of the door actuator 22 and the A port of the door selector valve 52.
  • the P port of the gear up lock selector valve 511 is connected between the annulus oil chamber 25 of the gear actuator 21 and the B port of the gear selector valve 51.
  • the T port of the door up lock selector valve 510 and the gear up lock selector valve 511 is connected to the reservoir 81.
  • the hydraulic pump 321 of the first hydraulic supply source 31 and the hydraulic pump 322 of the second hydraulic supply source 32 are pumps that boost the operating oil supplied to the hydraulic actuator 2.
  • the hydraulic pump 321 of the first hydraulic supply source 31 and the hydraulic pump 322 of the second hydraulic supply source 32 are the same hydraulic pump.
  • These hydraulic pumps 321 and 322 may be, for example, constant capacity hydraulic pumps. Specific examples include a swash plate type and an oblique axis type piston pump, a gear pump, a screw pump, and a vane pump.
  • the hydraulic pumps 321 and 322 may also be variable displacement hydraulic pumps.
  • the electric motor 311 of the first hydraulic supply source 31 is coupled to the hydraulic pump 321 and is configured to drive the hydraulic pump 321.
  • the electric motor 312 of the second hydraulic supply source 32 is coupled to the hydraulic pump 322 and configured to drive the hydraulic pump 322.
  • the electric motor 311 of the first hydraulic supply source 31 and the electric motor 312 of the second hydraulic supply source 32 are also the same electric motor.
  • These electric motors 311 and 312 may be, for example, three-phase motors. As will be described later, when the operation of the electric motor 311 is controlled by the first EHA controller 401, the hydraulic pump 321 is driven, and the operation of the electric motor 312 is controlled by the second EHA controller 402, so that the hydraulic pump 322 is operated. Drive.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the hydraulic actuator 2.
  • the hydraulic actuator 2 constitutes any one of the gear actuator 21, the door actuator 22, and the down lock release actuator 23 included in FIG.
  • the hydraulic actuator 2 integrates a first and second hydraulic supply source 31, a hydraulic circuit 33, and a reservoir 81.
  • Other hydraulic actuators 2 included in FIG. 3 are connected to a hydraulic circuit 33, although not shown.
  • the reservoir 81 is configured in a double cylindrical shape.
  • the double cylindrical reservoir 81 is externally attached to the cylinder so as to be coaxial with the cylinder of the hydraulic actuator 2.
  • a relatively large reservoir capacity can be secured without increasing the outer diameter.
  • the EHA is excellent in the stability of the center of gravity.
  • the two hydraulic supply sources 31 and 32 are disposed closer to the fixed end 20 of the hydraulic actuator 2 than to the reservoir 81.
  • the illustrated hydraulic actuator 2 has a cylinder end protruding from the end of the cylinder.
  • the tip of the cylinder end constitutes the fixed end 20.
  • the cylinder end has a smaller diameter than the cylinder. Therefore, an empty space is formed around the cylinder end.
  • the two hydraulic supply sources 31 and 32 are disposed in a free space around the cylinder end between the cylinder and the fixed end 20. It is possible to integrate the two hydraulic supply sources 31 and 32 with the hydraulic actuator 2 without increasing the outer diameter of the hydraulic actuator 2 and without increasing the length in the axial direction.
  • the hydraulic circuit 33 is disposed in an empty space formed around the cylinder end, similarly to the two hydraulic supply sources 31 and 32. Specifically, the hydraulic circuit 33 is disposed in an empty space on the opposite side to the hydraulic supply sources 31 and 32 with the cylinder end interposed therebetween. Thus, the hydraulic circuit 33 can be arranged together with the two hydraulic supply sources 31 and 32 without increasing the outer diameter of the hydraulic actuator 2 and can be integrated with the hydraulic actuator 2.
  • the first pressure sensor 341 detects the discharge pressure of the hydraulic pump 321. As described above, the first pressure sensor 341 is disposed between the hydraulic pump 321 and the merging portion 331. The first pressure sensor 341 can employ any configuration as appropriate. The first pressure sensor 341 outputs the detected discharge pressure to the first EHA controller 401 as a feedback signal. Similarly, the second pressure sensor 342 detects the discharge pressure of the hydraulic pump 322. As described above, the second pressure sensor 342 is disposed between the hydraulic pump 322 and the merging portion 331. The second pressure sensor 342 outputs the detected discharge pressure to the second EHA controller 402 as a feedback signal.
  • the discharge pressures detected by the first pressure sensor 341 and the second pressure sensor 342 are as follows.
  • the configuration of the hydraulic circuit 33 is the same.
  • the detected discharge pressures output from the first pressure sensor 341 and the second pressure sensor 342 may vary within a tolerance range.
  • the detected discharge pressures output by the first pressure sensor 341 and the second pressure sensor 342 are not necessarily the same.
  • Each of the first EHA controller 401 and the second EHA controller 402 includes a pressure control block 41, a motor rotation speed control block 42, and a current control block 43. Since the configurations of the first EHA controller 401 and the second EHA controller 402 are the same, the configuration of the first EHA controller 401 will be described below, and the description of the configuration of the second EHA controller 402 will be omitted.
  • the pressure control block 41 is configured to receive a pressure command output from the host controller 9 and to receive a discharge pressure feedback signal from the first pressure sensor 341.
  • the pressure command is applied to each of the gear actuator 21, the door actuator 22, the down lock release actuator 23, the door up lock release actuator 26, and the gear up lock release actuator 27 that sequentially operate when the legs 11 are retracted and deployed.
  • the pressure control block 41 outputs a rotation speed command of the electric motor 311 by, for example, PI control so that the discharge pressure of the hydraulic pump 321 becomes a target discharge pressure based on the pressure command. Details of the configuration of the pressure control block 41 will be described later.
  • the motor rotation speed control block 42 is configured to receive a rotation speed command from the pressure control block 41 and to receive the rotation speed of the electric motor 311 as a feedback signal.
  • the motor rotation speed control block 42 outputs a supply current command for the electric motor 311 by, for example, PI control so that the rotation speed of the electric motor 311 becomes a target rotation speed based on the rotation speed command.
  • the current control block 43 is configured to receive a supply current command from the motor rotation speed control block 42 and receive a supply current value to the electric motor 311 as a feedback signal.
  • the current control block 43 supplies current to the electric motor 311 by, for example, PI control so that the supply current to the electric motor 311 becomes a target supply current based on the supply current command.
  • the first EHA controller 401 includes a pressure feedback loop based on the discharge pressure of the hydraulic pump 321, a motor rotational speed feedback loop based on the rotational speed of the electric motor 311, and a current feedback loop based on the supply current of the electric motor 311.
  • the three feedback loops are included.
  • the discharge pressures of the hydraulic pumps 321 and 322 become the target discharge pressure.
  • the operation of the electric motors 311 and 312 is controlled independently of each other.
  • the first EHA controller 401 reduces the rotational speed of the electric motor 311 when the discharge pressure of the hydraulic pump 321 becomes higher than the target discharge pressure, and the electric motor 311 when the discharge pressure of the hydraulic pump 321 becomes lower than the target discharge pressure. The rotational speed of the motor 311 is increased.
  • the second EHA controller 402 decreases the rotation speed of the electric motor 312 and the discharge pressure of the hydraulic pump 322 becomes lower than the target discharge pressure. Sometimes, the rotational speed of the electric motor 312 is increased.
  • the discharge pressure of the hydraulic pumps 321 and 322 can be maintained at the target discharge pressure. In this way, the discharge pressure of the hydraulic pumps 321 and 322 can be maintained at the target discharge pressure regardless of the temperature state of the hydraulic oil, and the variation in the expansion operation and the contraction operation of the hydraulic actuator 2 can be suppressed. It becomes possible.
  • an aerodynamic load accompanying the operating state of the aircraft acts on the leg 11 and the door 14, and a gear actuator 21, a door actuator 22, a down-lock release actuator 23, and a door up that move them.
  • the aerodynamic load acting on the lock release actuator 26 and the gear up lock release actuator 27 varies in direction and magnitude depending on the external wind force and the traveling speed of the aircraft.
  • the hydraulic actuator 2 can be controlled regardless of the direction and magnitude of the aerodynamic load acting on the hydraulic actuator 2. It becomes possible to operate stably, and variation in those operations is suppressed.
  • the rotation speed of the electric motors 311 and 312 and the feedback control of the supply current can be performed together to further suppress the variation in the operation of the hydraulic actuator 2.
  • the time required for storing the legs 11 and the time required for deploying the legs 11 can be kept within a predetermined time range.
  • both the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 are normal, both the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 are simultaneously and in parallel.
  • the hydraulic oil is sequentially supplied to the uplock release actuator 27.
  • one of the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 fails, the hydraulic oil can be supplied to the hydraulic actuator 2 by the other normal hydraulic supply source 31 or 32. It is. Thus, in this EHA system 1, redundancy is ensured.
  • the first pressure sensor 341 and the second pressure sensor described above are used.
  • the detected discharge pressure of one of the pressure sensors 341 or 342 is greater than the target discharge pressure.
  • the detected discharge pressure of the other pressure sensor 341 or 342 may be higher than the target discharge pressure (see FIG. 7).
  • the rotational speed of the electric motor 311 of the first hydraulic pressure supply source 31 and the rotational speed of the electric motor 312 of the second hydraulic pressure supply source 32 may be significantly different.
  • the pressure control block 41 of the first EHA controller 401 and the pressure control block 41 of the second EHA controller 402 each have a dead zone 412.
  • this configuration will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 shows the configuration of the pressure control block 41 of the first EHA controller 401 and the second EHA controller 402. Since the pressure control block 41 of the first EHA controller 401 and the pressure control block 41 of the second EHA controller 402 have substantially the same configuration, only the pressure control block 41 of the first EHA controller 401 will be described below. A description of the pressure control block 41 of the second EHA controller 402 is omitted.
  • the pressure control block 41 has a subtracter 411 that calculates a deviation between the target discharge pressure from the host controller 9 and the detected discharge pressure from the first pressure sensor 341.
  • the subtractor 411 outputs the calculated deviation to each of the proportional calculation unit 413 and the integral calculation unit 414.
  • the proportional calculation unit 413 performs a proportional calculation based on the deviation.
  • the integral calculation unit 414 performs an integral calculation based on the deviation.
  • the adder 415 adds the calculation result of the proportional calculation unit 413 and the calculation result of the integration calculation unit 414.
  • the pressure control block 41 outputs the addition result to the motor rotation speed control block 42 as a rotation speed command for the electric motor 311.
  • the pressure control block 41 has a dead zone 412 that receives the deviation calculated by the subtractor 411 and outputs the deviation as zero when the absolute value of the deviation is equal to or less than a predetermined value.
  • FIG. 5 shows an example of the characteristics of the dead zone 412.
  • the horizontal axis in FIG. 5 is the input of the dead zone 412, and the vertical axis is the output of the dead zone 412.
  • the characteristic of the dead zone 412 is indicated by the solid line (that is, the characteristic line 101) in FIG.
  • the dead zone 412 sets the output deviation to zero when the absolute value of the input deviation is equal to or less than the predetermined value a1.
  • the predetermined value a1 may be appropriately set according to the tolerance of the first pressure sensor 341 and the second pressure sensor 342.
  • the characteristic line 101 of the dead zone 412 shown in FIG. 5 from the viewpoint of preventing the output deviation from changing suddenly, when the absolute value of the deviation is greater than or equal to a predetermined value a2 (however, a2> a1).
  • the input deviation is output as it is.
  • the characteristic line 101 of the dead zone 412 shown in FIG. 5 is complemented within a range exceeding the predetermined value a1 and lower than the predetermined value a2.
  • the characteristic of the dead zone 412 is not limited to the characteristic shown in FIG. 5 as long as it is a characteristic that makes the output deviation zero when at least the absolute value of the input deviation is equal to or less than the predetermined value a1.
  • the characteristic of the dead zone 412 when the absolute value of the input deviation exceeds the predetermined value a1 can be set as appropriate.
  • dead zone 412 included in the first EHA controller 401 and the dead zone 412 included in the second EHA controller 402 have the same characteristics.
  • the pressure control block 41 determines that the deviation is zero when the deviation between the target discharge pressure and the detected discharge pressure from the first pressure sensor 341 is equal to or less than a predetermined value a1. Calculation and integration calculation are performed, and a rotation speed command of the electric motor 311 is output. When the target discharge pressure and the actual discharge pressure coincide with each other or substantially coincide with each other, it is possible to prevent the rotation speed of the electric motor 311 from being increased or decreased due to the output variation of the pressure sensor 341. .
  • the pressure control block 41 of the second EHA controller 402 has a dead zone 412. Therefore, when the deviation between the target discharge pressure and the detected discharge pressure from the second pressure sensor 342 is equal to or less than the predetermined value a1, the deviation Is zero, proportional calculation and integration calculation are performed, and a rotation speed command of the electric motor 312 is output.
  • the target discharge pressure and the actual discharge pressure match or substantially match, it is possible to prevent the rotation speed of the electric motor 312 from being increased or decreased due to the output variation of the pressure sensor 341. .
  • the operation states of the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 can be made the same or substantially the same.
  • first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 By making the operation state of the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 the same or substantially the same, either one of the first hydraulic supply source 31 and the second hydraulic supply source 32 is used. It is avoided that the electric motors 311 and 312 generate heat excessively.
  • the first EHA controller 401 and the second EHA controller 402 are configured to include three feedback loops, that is, a pressure feedback loop, a motor rotation speed feedback loop, and a current feedback loop.
  • feedforward control may be employed for the rotational speed control of the motors 311 and 312.
  • the motor rotation speed feedback loop and the current feedback loop are omitted in FIG.
  • the number of hydraulic supply sources provided in the electric hydraulic actuator system is not limited to two, and may be three or more.
  • EHA system for lifting and lowering legs 11 Leg 2 Hydraulic actuator 21 Gear actuator (hydraulic actuator) 22 Door actuator (hydraulic actuator) 23 Down lock release actuator (hydraulic actuator) 26 Door-up lock release actuator (hydraulic actuator) 27 Gear Up Lock Release Actuator (Hydraulic Actuator) 31 First hydraulic pressure supply source 32 Second hydraulic pressure supply source 311, 312 Electric motor 321, 322 Hydraulic pump 33 Hydraulic circuit 331 Junction part 341 First pressure sensor 342 Second pressure sensor 401 First EHA controller (controller) 402 2nd EHA controller (controller) 41 Pressure control block 42 Motor rotation speed control block 43 Current control block 412 Dead zone

Abstract

電動油圧アクチュエータシステム(1)は、油圧アクチュエータ(2)と、複数の油圧供給源(31、32)と、油圧回路(33)と、を備える。油圧供給源はそれぞれ、油圧ポンプ(321、322)と、電動モータ(311、312)と、第1及び第2圧力センサ(341、342)と、目標吐出圧とセンサの検出吐出圧との偏差に基づいて電動モータの作動を制御するように構成された第1及び第2EHAコントローラー(401、402)と、を有する。コントローラーは、目標吐出圧と検出吐出圧との偏差の絶対値が所定値以下のときに偏差をゼロにして出力する不感帯部(412)を有している。

Description

電動油圧アクチュエータシステム
 ここに開示する技術は、電動油圧アクチュエータシステムに関する。
 特許文献1には、航空機の脚の揚降に用いる電動油圧アクチュエータ(Electro Hydrostatic Actuator:EHA)システムが記載されている。このシステムは、油圧アクチュエータと、油圧回路と、油圧ポンプと、電動モータと、コントローラーとを備えている。コントローラーが電動モータの作動を制御することによって、油圧ポンプから、油圧回路を介して、油圧アクチュエータに作動油が供給される。油圧アクチュエータが伸長動作又は収縮動作をすることによって、脚が格納室に格納したり、脚が格納室から展開したりする。
 特許文献2には、冗長化のために、油圧ポンプと電動モータとを含んで構成される油圧供給源を、複数、備えたシステムが記載されている。複数の油圧供給源は、互いに並列に配置されている。複数の油圧供給源と油圧アクチュエータとの間には、合流部が設けられている。複数の油圧供給源は、正常時には、同時かつ並行に作動をする。複数の油圧供給源からの作動油は、合流部において合流した後、油圧アクチュエータに供給される。複数の油圧供給源の一方がフェイルしたときには、他方の油圧供給源のみが作動をし、油圧アクチュエータに作動油を供給する。
特許第5606044号公報 特開2014-132189号公報
 特許文献1のシステムでは、コントローラーは、電動モータの回転速度及び電動モータへの供給電流をフィードバックしかつ、電動モータの回転速度が目標回転速度となるように、電動モータの作動を制御する。
 これに対し、本願出願人は、油圧ポンプの吐出圧を検出するセンサの信号をフィードバックしかつ、油圧ポンプの吐出圧が目標吐出圧となるように電動モータの作動を制御する構成の電動油圧アクチュエータシステムを提案した(特願2015-28291号)。これにより、作動油の粘度が環境に応じて変化することに起因する、油圧アクチュエータの動作ばらつきを抑制することが可能になる。
 ところが、特許文献2に記載されているような、複数の油圧供給源を、同時かつ並行に作動させるシステムにおいて、各油圧ポンプの吐出圧に基づくフィードバック制御を行うと、複数の油圧供給源の内の一部の電動モータの回転数が高くなるのに対し、他の電動モータの回転数が低くなることが起こり得ることに、本願発明者は気づいた。
 電動モータの回転数が高くなると、当該電動モータは過剰に発熱してしまう。一部の電動モータの回転数が高くなってしまうと、複数の油圧供給源の全てについて熱対策が必要になる。
 また、回転数が高くなってしまう電動モータは劣化が進み易くなる。複数の電動モータ間で、寿命が変わってしまう恐れがある。冗長化したシステムにおいて、一部の構成要素の寿命が相対的に短くなってしまうことは、信頼性上、好ましくない。
 ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の油圧供給源を同時かつ並行に作動させるよう構成された電動油圧アクチュエータシステムにおいて、複数の油圧供給源の動作状態を同じにすることにある。
 本願発明者らの検討によると、並列に配置した複数の油圧供給源を同時かつ並行に作動させたときに、複数の油圧供給源の動作状態が異なってしまうことは、複数の油圧供給源それぞれが有するセンサの特性のばらつきに起因することが判明した。このことについて、図7を参照しながら詳細に説明をする。図7は、複数の油圧供給源を備えた電動油圧アクチュエータシステムにおいて起こり得る課題のメカニズムを説明する図である。
 図7において、電動油圧アクチュエータシステムは、特許文献2のシステムと同様に、並列に配置した第1の油圧供給源、及び、第2の油圧供給源の、2つの油圧供給源を備えている。図示は省略するが、第1の油圧供給源及び第2の油圧供給源と、油圧アクチュエータとの間には合流部が設けられている。第1の油圧供給源及び第2の油圧供給源を同時かつ並行に作動させたときに、2つの油圧供給源からの作動油は、合流した後に、油圧アクチュエータに供給される。第1の油圧供給源のセンサは、油圧ポンプと合流部との間に配設され、第2の油圧供給源のセンサも、油圧ポンプと合流部との間に配設される。第1の油圧供給源及び第2の油圧供給源が同時かつ並行に作動しているときに、2つのセンサが検出する吐出圧は互いに同じである。
 図7のステップS61に示すように、2つの油圧供給源の同時かつ並行な作動によって、実吐出圧が目標吐出圧と一致、又は、ほぼ一致しているとする。ここで、第1の油圧供給源のセンサは、公差の範囲で検出吐出圧を低めに出力する特性を有しているとする。このため、第1の油圧供給源のセンサは、目標吐出圧と実吐出圧とがほぼ一致している状況において、目標吐出圧よりも低い検出吐出圧を出力する場合がある(ステップS62参照)。第1の油圧供給源のコントローラーは、ステップS63に示すように、目標吐出圧よりも低い検出吐出圧に基づいて電動モータの回転数を上げる。
 一方、第2の油圧供給源のセンサは、公差の範囲で検出吐出圧を高めに出力する特性を有しているとする。このため、第2の油圧供給源のセンサは、目標吐出圧と実吐出圧とがほぼ一致している状況において、目標吐出圧よりも高い検出吐出圧を出力する場合がある(ステップS64参照)。第2の油圧供給源のコントローラーは、ステップS65に示すように、目標吐出圧よりも高い検出吐出圧に基づいて電動モータの回転数を下げる。
 第1の油圧供給源の電動モータが回転数を上げる一方で、第2の油圧供給源の電動モータが回転数を下げることで、実吐出圧は目標吐出圧と一致した状態を維持する(ステップS66参照)。しかしながら、第1の油圧供給源のセンサは低めの検出吐出圧を出力し続けるため、第1の油圧供給源の電動モータは回転数を上げ続けることになるのに対し、第2の油圧供給源のセンサは高めの検出吐出圧を出力し続けるため、第2の油圧供給源の電動モータは回転数を下げ続けるようになる。その結果、図7に符号100で例示する電動モータの回転数変化のように、第1の油圧供給源の電動モータの回転数と、第2の油圧供給源の電動モータの回転数との差は次第に大きくなり、複数の油圧供給源の動作状態が、大きく異なってしまう。
 本願発明者は、このようなメカニズムを見出したことにより、ここに開示する技術を完成するに至った。具体的に、ここに開示する技術は、電動油圧アクチュエータシステムに係る。
 電動油圧アクチュエータシステムは、油圧アクチュエータと、互いに並列に配置されかつ、同時かつ並行に作動することによって、前記油圧アクチュエータに供給する作動油を昇圧するように構成された複数の油圧供給源と、前記複数の油圧供給源と前記油圧アクチュエータとの間で前記複数の油圧供給源からの前記作動油が合流する合流部を含みかつ、前記複数の油圧供給源から前記油圧アクチュエータに前記作動油を送るよう構成された油圧回路と、を備える。
 前記複数の油圧供給源はそれぞれ、前記作動油を吐出するよう構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプに連結されかつ、前記油圧ポンプを駆動するように構成された電動モータと、前記油圧ポンプと前記合流部との間に配設されかつ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出するよう構成されたセンサと、前記油圧ポンプの吐出圧が目標吐出圧となるように、前記目標吐出圧と前記センサの検出吐出圧との偏差に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されたコントローラーと、を有する。
 そして、前記複数の油圧供給源の前記コントローラーはそれぞれ、前記目標吐出圧と前記検出吐出圧との偏差を入力としかつ、当該偏差の絶対値が所定値以下のときに前記偏差をゼロにして出力する不感帯部を有している。
 この構成によると、複数の油圧供給源が 同時かつ並行に作動することにより、各油圧ポンプから吐出された作動油が、合流部で合流した後に、油圧アクチュエータに供給される。油圧アクチュエータは、作動油の供給を受けることによって、動作する。
 複数の油圧供給源のコントローラーはそれぞれ、各々のセンサが検出した検出吐出圧と目標吐出圧とに基づいて、電動モータの作動を制御する。具体的には、目標吐出圧と検出吐出圧との偏差に基づいて、油圧ポンプの吐出圧が目標吐出圧となるように、電動モータの作動を制御する。油圧ポンプの吐出圧は、目標吐出圧に一致、又は、ほぼ一致する。
 複数の油圧供給源のコントローラーはそれぞれ、不感帯を有している。不感帯は、目標吐出圧と検出吐出圧との偏差の絶対値が所定値以下のときに偏差をゼロにして出力する。これにより、油圧ポンプの実吐出圧と目標吐出圧とが一致、又は、ほぼ一致した状態において、複数のセンサの検出吐出圧の値が、公差の範囲で、ばらついてしまっても、目標吐出圧と検出吐出圧との偏差はゼロとして、コントローラーは電動モータの作動を制御するようになる。その結果、いずれかの油圧供給源の電動モータは回転数を上げ、他の油圧供給源の電動モータは回転数を下げるといった事態を回避することが可能になる。複数の油圧供給源の動作状態は同じ、又は、ほぼ同じになる。
 前記コントローラーは、前記油圧アクチュエータに供給する前記作動油の圧力指令と、前記センサの前記検出吐出圧のフィードバック信号とを受けて、前記油圧ポンプの前記吐出圧が、前記圧力指令に対応する前記目標吐出圧となるように、前記電動モータの回転速度指令を出力する圧力制御ブロックと、前記圧力制御ブロックからの前記回転速度指令と、前記電動モータの回転速度フォードバック信号とを受けて、前記電動モータの回転速度が、前記回転速度指令に対応する目標回転速度となるように、前記電動モータの供給電流指令を出力するモータ回転速度制御ブロックと、前記モータ回転速度制御ブロックからの前記供給電流指令と、前記電動モータへの供給電流フィードバック信号とを受けて、前記電動モータへの供給電流が、前記供給電流指令に対応する目標供給電流となるように、前記電動モータに電流を供給する電流制御ブロックと、を含んでいる、としてもよい。
 この構成は、電動モータの回転速度、及び、供給電流値に基づくフィードバック制御を行う電動油圧アクチュエータシステムに対して、油圧ポンプの吐出圧に基づくフィードバック制御を加えることに相当する。
 この構成によると、コントローラーが油圧ポンプの吐出圧フィードバック制御を行うことにより、作動油の粘度の高低に拘わらず、油圧ポンプの吐出圧を目標吐出圧に維持することが可能になる。油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力を所定圧力に維持するから、油圧アクチュエータ内の圧力が高くなり過ぎることが防止される。
 また、作動油の粘度の高低に起因して、油圧アクチュエータの伸長及び/又は収縮動作に要する時間がばらつくことが防止される。
 前記油圧アクチュエータ、前記複数の油圧供給源及び前記油圧回路は、航空機に搭載されている、としてもよい。
 この電動油圧アクチュエータシステムは、複数の油圧供給源を備えていることによって、冗長化している。この電動油圧アクチュエータシステムは、航空機に搭載される電動油圧アクチュエータシステムに要求される構成を満たしている。
 前記油圧アクチュエータは、前記航空機の脚の格納及び展開を行うように構成されている、としてもよい。
 ここで、航空機の脚の格納及び展開を行うように構成された油圧アクチュエータは、脚を揚降する油圧アクチュエータ(いわゆる、ギアアクチュエータ)、及び/又は、脚を格納する格納室のドアを開閉する油圧アクチュエータ(いわゆる、ドアアクチュエータ)を含む。また、脚降ろし状態を固定する機構を解除するための油圧アクチュエータ(いわゆる、ダウンロックリリースアクチュエータ)、及び/又は、脚を格納状態で保持するアップロック機構を解除するための油圧アクチュエータ(いわゆる、ギアアップロックリリースアクチュエータ)、及び/又は、ドアを閉じた状態で保持するアップロック機構を解除するための油圧アクチュエータ(いわゆる、ドアアップロックリリースアクチュエータ)を含んでもよい。
 前述したように、この電動油圧アクチュエータシステムは、油圧ポンプの吐出圧に基づくフィードバック制御を行うことにより、油圧アクチュエータ内の圧力が高くなり過ぎることが防止される。
 また、油圧アクチュエータの伸長動作及び収縮動作のばらつきを防止することができるため、航空機の脚揚降機構において、脚の格納に要する時間を目標の時間範囲内に収めることが可能になると共に、脚の展開に要する時間を目標の時間範囲内に収めることが可能になる。
 以上説明したように、前記の電動油圧アクチュエータシステムによると、複数の油圧供給源のコントローラーそれぞれが不感帯を有することで、同時かつ並行に作動する複数の油圧供給源の動作状態を同じ、又は、ほぼ同じにすることができる。
図1は、脚の揚降機構を例示する斜視説明図である。 図2は、脚揚降用EHAシステムの構成を示すブロック図である。 図3は、油圧回路の構成を例示する回路図である。 図4は、EHAコントローラーの圧力制御ブロックの構成を示すブロック図である。 図5は、不感帯の特性を例示する図である。 図6は、EHAの構成例を示す斜視図である。 図7は、複数の油圧供給源を備えたEHAシステムにおいて起こり得る課題を説明する図である。
 以下、航空機の脚揚降用の電動油圧アクチュエータ(EHA)システムの実施形態を図面に基づいて説明する。ここで説明するEHAシステムは例示である。図1は、EHAシステム1が適用される脚の揚降機構を例示している。脚11を機体12に格納しかつ、機体12から展開する揚降機構は、ここでは、脚11の揚降を行うためのギアアクチュエータ21、及び、脚11を収容する格納室13のドア14を開閉するためのドアアクチュエータ22を少なくとも含む。これらのアクチュエータ21、22は、脚11の格納及び展開に際して順次、動作をする。具体的に、脚11の格納時には、ドアアップロックリリースアクチュエータ26がドアアップロックを解除し、ドアアクチュエータ22がドア14を開け、その後、ギアアクチュエータ21が、脚11を揚げる。脚11が格納室13内に格納されれば、ドアアクチュエータ22がドア14を閉じる。こうして、脚11の格納に係る一連の動作が完了する。また、脚11の展開時には、ドアアップロックリリースアクチュエータ26がドアアップロックを解除し、ドアアクチュエータ22がドア14を開け、その後、ギアアップロックリリースアクチュエータ27がギアアップロックを解除し、ギアアクチュエータ21が、脚11を降ろす。脚11が展開すれば、ドアアクチュエータ22がドア14を閉じる。尚、この例の脚揚降機構は、脚降ろし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23をさらに含んでいる。以下の説明においては、ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27を総称して、油圧アクチュエータ2と呼ぶ場合がある。
 図2は、EHAシステム1の構成を示すブロック図である。EHAシステム1は、油圧アクチュエータ2と、油圧回路33と、第1の油圧供給源31、及び、第2の油圧供給源32と、を備えている。
 第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32は、互いに並列に配置されている。EHAシステム1は、冗長化している。第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32と、各アクチュエータ21、22、23、26、27との間には、合流部331が設けられている。第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32はそれぞれ、合流部331及び油圧回路33を介して油圧アクチュエータ2に作動油を供給する。
 第1の油圧供給源31は、油圧ポンプ321と、油圧ポンプ321に連結された電動モータ311と、電動モータ311の作動を制御する第1EHAコントローラー401と、油圧ポンプ321の吐出圧を検出する第1圧力センサ341とを有している。
 第2の油圧供給源32は、油圧ポンプ322と、油圧ポンプ322に連結された電動モータ312と、電動モータ312の作動を制御する第2EHAコントローラー402と、油圧ポンプ322の吐出圧を検出する第2圧力センサ342とを有している。
 油圧回路33は、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32から吐出された作動油を、ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、又は、ギアアップロックリリースアクチュエータ27に、選択的に送るよう構成されている。油圧回路33はまた、ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27から、作動油が排出されるように構成されている。油圧回路33の具体的な構成については、特に限定はなく、様々な構成を、適宜採用することが可能である。
 図3は、油圧回路33の構成の一例を示している。尚、図3において作動油経路は実線、電気信号経路は二点鎖線で示す。
 EHAシステム1に含まれるギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23は、作動油の供給を受けて伸縮する油圧式の伸縮シリンダである。
 ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、及び、ダウンロックリリースアクチュエータ23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。ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、及び、ダウンロックリリースアクチュエータ23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。
 ギアアクチュエータ21は、伸びるときに負荷に抗して脚を揚げ、縮む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。ドアアクチュエータ22は、伸びるときに負荷を開放してドアを開け、縮むときに負荷に抗してドアを閉めるように構成されている。ダウンロックリリースアクチュエータ23は、伸びる方向に、図示を省略する付勢部材によって負荷が付与されており、縮むことによって脚降ろし状態を固定する機構を解除する。
 ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27は、作動油の供給を受けて伸長し、また、作動油の供給がなくなるとバネの力で収縮する油圧式の伸縮シリンダである。
 ドアアップロックリリースアクチュエータ26は、伸びる時に、ドアを引き上げ状態に固定する機構(アップロック)を解除する。同様に、ギアアップロックリリースアクチュエータ27は、伸びる時に、ギアを引き上げ状態に固定する機構(アップロック)を解除する。
 図3に示す構成例において、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32が有する油圧ポンプ321、322はそれぞれ、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。
 並列に設けられた第1及び第2の油圧供給源31、32の上流側(つまり、吸込ポートの側)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、油圧アクチュエータ2のボア側油室24とアニュラス側油室25との合計容積が、油圧アクチュエータ2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。
 第1及び第2の油圧供給源31、32はそれぞれ、油圧ポンプ321、322の下流側(つまり、吐出ポートの側)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の油圧供給源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31、32の油圧ポンプ321、322が吐出した作動油が、停止中の油圧供給源31、32に逆流することを阻止する。
 第1及び第2の油圧供給源31、32の下流側は、合流部331において合流した後に、後述するギアセレクタバルブ51及びドアセレクタバルブ52にそれぞれ接続されている。
 第1の油圧供給源31の油圧ポンプ321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。この分岐路上に、前述した第1圧力センサ341が配設されている。同様に、第2の油圧供給源32の油圧ポンプ322の下流側に設けられた分岐路も、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。この分岐路上に、前述した第2圧力センサ342が配設されている。後述するように、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32が同時かつ並行に作動したときに、第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342が検出する吐出圧は、同じになる。
 ギアセレクタバルブ51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。ギアセレクタバルブ51は、ギアアクチュエータ21及びダウンロックリリースアクチュエータ23に対して作動油を選択的に送る機能を有する。ギアセレクタバルブ51のPポートは、第1及び第2の油圧供給源31、32それぞれの油圧ポンプ321、322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、ギアアクチュエータ21のボア側油室24及びダウンロックリリースアクチュエータ23のアニュラス側油室25にそれぞれ接続され、そして、Bポートは、ギアアクチュエータ21のアニュラス側油室25に接続されている。ギアアクチュエータ21のアニュラス側油室25はまた、ギアセレクタバルブ51をバイパスしてリザーバ81に接続されている。このバイパス経路上には、逆止弁59が介設している。逆止弁59は、ギアアクチュエータ21のアニュラス側油室25内が負圧状態になることを防止する。尚、ダウンロックリリースアクチュエータ23のボア側油室24は、リザーバ81に接続されている。
 ギアセレクタバルブ51は、ソレノイドによる直接駆動式のスプールアンドスリーブ型である。スプールは、スプリングによってセンター位置に付勢されている。ギアセレクタバルブ51は、センター位置では、図3に示すように、Aポート及びBポートをそれぞれTポートに連通する。ギアセレクタバルブ51はまた、第1オフセット位置(図3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。ギアセレクタバルブ51は、第2オフセット位置(図3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Tポートとを連通する。上位コントローラー9は、ギアセレクタバルブ51の切り換えを通じて、ギアアクチュエータ21のボア側油室24又はアニュラス側油室25に、作動油を選択的に送ると共に、ダウンロックリリースアクチュエータ23のアニュラス側油室25への作動油の供給及び停止を切り換える。
 ギアセレクタバルブ51のAポートとギアアクチュエータ21のボア側油室24との間には、逆止弁54と可変絞り55とが並列に介設している。可変絞り55は、ギアアクチュエータ21のストローク量に応じて絞り量を変更する。可変絞り55は、ギアアクチュエータ21が縮む速度を制限すると共に、可変絞り55は、ギアアクチュエータ21の収縮端付近では、その絞り開口を小さくする。これによって、ギアアクチュエータ21の収縮端付近では、ギアアクチュエータ21の縮む速度が、さらに低下する。
 ドアセレクタバルブ52は、Aポート、Pポート及びTポートの三つのポートを有する3ポート2位置の切換弁である。ドアセレクタバルブ52は、ドアアクチュエータ22に対して作動油を選択的に送る機能を有する。ドアセレクタバルブ52のPポートは、第1及び第2の油圧供給源31、32それぞれの油圧ポンプ321、322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に接続される。
 ドアセレクタバルブ52も、ソレノイドによる直接駆動式のスプールアンドスリーブ型である。スプールは、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52は、ノーマル位置では、図3に示すように、AポートをPポートに連通する。ドアセレクタバルブ52は、オフセット位置では、AポートとTポートとを連通する。上位コントローラー9は、ドアセレクタバルブ52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送る。
 ドアアクチュエータ22のボア側油室24はまた、ドアセレクタバルブ52をバイパスしてリザーバ81に接続されている。このバイパス経路の途中には、逆止弁58が介設している。この逆止弁58は、ドアアクチュエータ22のボア側油室24内が負圧状態になることを防止するための弁である。
 また、ドアアクチュエータ22のアニュラス側油室25に連通する油圧経路上には、逆止弁56と可変絞り57とが並列に介設している。可変絞り57は、ドアアクチュエータ22のストローク量に応じて絞り量を変更する。可変絞り57は、ドアアクチュエータ22が伸びる速度を制限すると共に、ドアアクチュエータ22の伸長端付近では、絞り開口を小さくする。このことによって、ドアアクチュエータ22の伸長端付近では、ドアアクチュエータ22の伸びる速度が、さらに低下する。
 ギアアクチュエータ21及びドアアクチュエータ22とリザーバ81との間には、ダンプバルブ53が介設している。ダンプバルブ53は、A、B、及び、Tポートを有する3ポート2位置の切換弁である。ダンプバルブ53は、ソレノイドによって直接駆動されるスプールを備えたソレノイドバルブである。上位コントローラー9は、ダンプバルブ53を制御する。
 ダンプバルブ53のスプールは、スプリングによってノーマル位置に付勢されている。ダンプバルブ53は、ノーマル位置では、図3に示すように、Aポート及びBポートをTポートに連通すると共に、オフセット位置では、Aポート及びBポートとTポートとを遮断する。ダンプバルブ53のAポートは、前述した逆止弁54と可変絞り55とを介してギアアクチュエータ21のボア側油室24に接続されていると共に、ダウンロックリリースアクチュエータ23のアニュラス側油室25に接続されている。ダンプバルブ53のBポートは、前述した逆止弁56と可変絞り57とを介して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。ダンプバルブ53のTポートは、リザーバ81に接続されている。
 ドアアップロックセレクタバルブ510、及び、ギアアップロックセレクタバルブ511はそれぞれ、A、P、及び、Tポートを有する3ポート2位置の切換弁である。これらアップロックセレクタバルブ510、511は、ソレノイドによって片方向に直接駆動されるスプールを備えたソレノイドバルブである。ソレノイドバルブはパイロット型ソレノイドバルブであってもよい。上位コントローラー9は、これらアップロックセレクタバルブ510、511を、それぞれ制御する。
 ドアアップロックセレクタバルブ510及び、ギアアップロックセレクタバルブ511のスプールは、スプリングによってノーマル位置に付勢されている。ドアアップロックセレクタバルブ510、及び、ギアアップロックセレクタバルブ511は、ノーマル位置では、AポートをTポートに連通すると共に、オフセット位置では、AポートとPポートとを連通する。ドアアップロックセレクタバルブ510のAポートは、ドアアップロックリリースアクチュエータ26に接続されている。ギアアップロックセレクタバルブ511のAポートは、ギアアップロックリリースアクチュエータ27に接続されている。ドアアップロックセレクタバルブ510のPポートは、ドアアクチュエータ22のボア側油室24とドアセレクタバルブ52のAポートとの間に接続されている。ギアアップロックセレクタバルブ511のPポートは、ギアアクチュエータ21のアニュラス側油室25とギアセレクタバルブ51のBポートとの間に接続されている。ドアアップロックセレクタバルブ510、及び、ギアアップロックセレクタバルブ511のTポートは、リザーバ81に接続されている。
 図2に戻り、第1の油圧供給源31の油圧ポンプ321、及び、第2の油圧供給源32の油圧ポンプ322は、油圧アクチュエータ2に供給する作動油を昇圧するポンプである。
第1の油圧供給源31の油圧ポンプ321、及び、第2の油圧供給源32の油圧ポンプ322は、互いに同じ油圧ポンプである。これらの油圧ポンプ321、322は、例えば定容量型の油圧ポンプとしてもよい。具体的には、斜板式や斜軸式のピストンポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプ、及びベーンポンプを例示することができる。油圧ポンプ321、322はまた、可変容量型の油圧ポンプであってもよい。
 第1の油圧供給源31の電動モータ311は、油圧ポンプ321に結合され、油圧ポンプ321を駆動するように構成されている。同様に、第2の油圧供給源32の電動モータ312は、油圧ポンプ322に結合され、油圧ポンプ322を駆動するように構成されている。第1の油圧供給源31の電動モータ311、及び、第2の油圧供給源32の電動モータ312も、互いに同じ電動モータである。これらの電動モータ311、312は、例えば三相モータとしてもよい。後述するように、電動モータ311の作動が第1EHAコントローラー401によって制御されることによって、油圧ポンプ321が駆動すると共に、電動モータ312の作動が第2EHAコントローラー402によって制御されることによって、油圧ポンプ322が駆動する。
 ここで、図6は、油圧アクチュエータ2の構成例を示している。この油圧アクチュエータ2は、図3に含まれるギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、及び、ダウンロックリリースアクチュエータ23の内のいずれか一つを構成する。この油圧アクチュエータ2は、第1及び第2の油圧供給源31、油圧回路33、及びリザーバ81を一体化している。図3に含まれる他の油圧アクチュエータ2は、図示は省略するが、油圧回路33に接続される。
 図6の構成例では、具体的に、リザーバ81が、二重円筒状に構成されている。二重円筒状のリザーバ81は、油圧アクチュエータ2のシリンダと同軸となるように、このシリンダに外挿されている。リザーバ81を二重円筒状に構成することによって、外径を大きくしなくても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。また、リザーバ81を、シリンダに対し同軸に配設することにより、EHAは重心安定性に優れる。
 2つの油圧供給源31、32は、リザーバ81よりも、油圧アクチュエータ2の固定端20に近い位置に配設されている。図例の油圧アクチュエータ2は、シリンダの端部から突出するシリンダエンドを有している。シリンダエンドの先端が、固定端20を構成する。シリンダエンドは、シリンダよりも小径である。そのため、シリンダエンドの周囲には、空きスペースが形成される。2つの油圧供給源31、32は、シリンダと固定端20との間で、シリンダエンドの周囲の空きスペースに配設されている。油圧アクチュエータ2の外径を大きくすることなく、しかも軸方向の長さを長くすることなく、2つの油圧供給源31、32を、油圧アクチュエータ2と一体化することが可能になる。
 油圧回路33は、2つの油圧供給源31、32と同様に、シリンダエンド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、油圧回路33は、シリンダエンドを挟んで、油圧供給源31、32とは反対側の空きスペースに配置されている。これにより、油圧アクチュエータ2の外径を大きくすることなく2つの油圧供給源31、32と共に、油圧回路33を配置して、油圧アクチュエータ2と一体化することが可能になる。
 図2に戻り、第1圧力センサ341は、油圧ポンプ321の吐出圧を検出する。第1圧力センサ341は、前述の通り、油圧ポンプ321と合流部331との間に配設されている。第1圧力センサ341は任意の構成のものを適宜採用することが可能である。第1圧力センサ341は、検出した吐出圧を、フィードバック信号として第1EHAコントローラー401に出力する。同様に、第2圧力センサ342は、油圧ポンプ322の吐出圧を検出する。第2圧力センサ342は、前述の通り、油圧ポンプ322と合流部331との間に配設されている。第2圧力センサ342は、検出した吐出圧を、フィードバック信号として第2EHAコントローラー402に出力する。
 前述したように、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32が、同時かつ並行に作動しているときに、第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342が検出する吐出圧は、油圧回路33の構成上、同じになる。しかしながら、第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342が出力する検出吐出圧は、公差の範囲で、ばらつく場合がある。第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342が出力する検出吐出圧は、同じとは限らない。
 第1EHAコントローラー401及び第2EHAコントローラー402はそれぞれ、圧力制御ブロック41と、モータ回転速度制御ブロック42と、電流制御ブロック43と、を含んで構成されている。第1EHAコントローラー401及び第2EHAコントローラー402の構成は互いに同じであるため、以下、第1EHAコントローラー401の構成について説明をし、第2EHAコントローラー402の構成の説明は省略する。
 圧力制御ブロック41は、上位コントローラー9が出力した圧力指令を受けると共に、第1圧力センサ341からの吐出圧フィードバック信号を受けるように構成されている。圧力指令は、脚11の格納及び展開に際し、順次動作をするギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27のそれぞれに対して供給すべき作動油の圧力に対応する。圧力制御ブロック41は、油圧ポンプ321の吐出圧が、圧力指令に基づく目標吐出圧となるように、例えばPI制御によって、電動モータ311の回転速度指令を出力する。圧力制御ブロック41の構成の詳細は、後述する。
 モータ回転速度制御ブロック42は、圧力制御ブロック41からの回転速度指令を受けると共に、電動モータ311の回転速度をフィードバック信号として受けるように構成されている。モータ回転速度制御ブロック42は、電動モータ311の回転速度が、回転速度指令に基づく目標回転速度となるように、例えばPI制御によって、電動モータ311の供給電流指令を出力する。
 電流制御ブロック43は、モータ回転速度制御ブロック42からの供給電流指令を受けると共に、電動モータ311への供給電流値をフィードバック信号として受けるように構成されている。電流制御ブロック43は、電動モータ311への供給電流が、供給電流指令に基づく目標供給電流となるように、例えばPI制御によって、電動モータ311に電流を供給する。
 このように、第1EHAコントローラー401は、油圧ポンプ321の吐出圧に基づく圧力フィードバックループと、電動モータ311の回転速度に基づくモータ回転速度フィードバックループと、電動モータ311の供給電流に基づく電流フィードバックループとの、3つのフィードバックループを含んで構成されている。
 第1EHAコントローラー401及び第2EHAコントローラー402は、上位コントローラー9から、脚11の格納、又は、脚11の展開に関する圧力指令を受けたときには、油圧ポンプ321、322の吐出圧が目標吐出圧となるように、互いに独立して、電動モータ311、312の作動を制御する。第1EHAコントローラー401は、油圧ポンプ321の吐出圧が目標吐出圧よりも高くなったときには、電動モータ311の回転速度を下げ、油圧ポンプ321の吐出圧が目標吐出圧よりも低くなったときには、電動モータ311の回転速度を上げる。同様に、第2EHAコントローラー402は、油圧ポンプ322の吐出圧が目標吐出圧よりも高くなったときには、電動モータ312の回転速度を下げ、油圧ポンプ322の吐出圧が目標吐出圧よりも低くなったときには、電動モータ312の回転速度を上げる。
 周囲の気温が極低温であって、作動油の温度低下によってその粘度が高くなったときには、油圧ポンプ321、322内の作動油の漏れが少なくなるものの、油圧ポンプ321、322の吐出圧に係る圧力フィードバック制御を行うことによって、油圧ポンプ321、322の吐出圧が高くなり過ぎることを防止することが可能になる。特に極低外気温に曝される航空機の飛行中には、脚揚降用のEHAシステム1は停止していて作動油の温度が大きく低下するため、着陸時には、作動油の温度が大きく低下した状態で、脚11の展開を行わなければならない場合があるが、その場合でも、油圧ポンプ321、322の吐出圧が高くなり過ぎることを防止することが可能になる。これにより、油圧アクチュエータ2内の圧力が高くなり過ぎることを未然に回避することが可能になる。
 また逆に、周囲の気温が高温であって、作動油の温度上昇によりその粘度が下がって油圧ポンプ321、322内の作動油の漏れが多くなったときでも、油圧ポンプ321、322の吐出圧を目標吐出圧に維持することが可能になる。こうして、作動油の温度状態の高低に拘わらず、油圧ポンプ321、322の吐出圧を目標吐出圧に維持することが可能になり、油圧アクチュエータ2の伸長動作及び収縮動作のばらつきを抑制することが可能になる。
 また、脚11の揚降機構に対しては、航空機の運航状態に伴う空力荷重が脚11やドア14に作用し、それらを動かすギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27に作用する空力荷重は、外部の風力や、航空機の進行速度によって方向や大きさが変化する。前述の通り、吐出圧のフィードバック制御によって、油圧ポンプ321、322の吐出圧を目標吐出圧に維持することにより、油圧アクチュエータ2に作用する空力荷重の方向や大きさに拘わらず、油圧アクチュエータ2を安定的に動作させることが可能になり、それらの動作のばらつきが抑制される。
 そうして、吐出圧のフィードバック制御に加えて、電動モータ311、312の回転速度及び供給電流のフィードバック制御を併せて行うことにより、油圧アクチュエータ2の動作のばらつきをさらに抑制することが可能となり、脚11の格納に要する時間、及び、脚11の展開に要する時間をそれぞれ、所定の時間範囲内に収めることができる。
 このEHAシステム1では、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32が共に正常であるときには、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32の両方が、同時かつ並行に作動をすることにより、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32のそれぞれから、ギアアクチュエータ21、ドアアクチュエータ22、ダウンロックリリースアクチュエータ23、ドアアップロックリリースアクチュエータ26、及び、ギアアップロックリリースアクチュエータ27に順次、作動油を供給する。一方、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32のいずれか一方がフェイルしたときには、他方の正常な油圧供給源31又は32によって、油圧アクチュエータ2に作動油を供給することが可能である。こうして、このEHAシステム1では、冗長性が確保されている。
 そして、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32の両方が、同時かつ並行に作動をするよう構成されたEHAシステム1においては、前述した第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342の出力特性のばらつきにより、油圧ポンプ321、322の吐出圧と目標吐出圧とがほぼ一致している状況下において、いずれか一方の圧力センサ341又は342の検出吐出圧が、目標吐出圧よりも低くなる一方、他方の圧力センサ341又は342の検出吐出圧が、目標吐出圧よりも高くなる場合がある(図7参照)。その結果、第1の油圧供給源31の電動モータ311の回転数と、第2の油圧供給源32の電動モータ312の回転数とが大幅に異なってしまうことが起こり得る。
 そこで、このEHAシステム1では、第1EHAコントローラー401の圧力制御ブロック41、及び、第2EHAコントローラー402の圧力制御ブロック41がそれぞれ、不感帯部412を有している。以下、この構成について、図4及び図5を参照しながら、詳細に説明をする。
 図4は、第1EHAコントローラー401及び第2EHAコントローラー402の圧力制御ブロック41の構成を示している。第1EHAコントローラー401の圧力制御ブロック41と、第2EHAコントローラー402の圧力制御ブロック41とは、実質的に同じ構成であるため、以下においては、第1EHAコントローラー401の圧力制御ブロック41についてのみ説明をし、第2EHAコントローラー402の圧力制御ブロック41についての説明は省略する。
 圧力制御ブロック41は、上位コントローラー9からの目標吐出圧と、第1圧力センサ341からの検出吐出圧との偏差を演算する減算器411を有している。減算器411は、演算した偏差を、比例演算部413及び積分演算部414のそれぞれに出力する。比例演算部413は、偏差に基づき比例演算を行う。積分演算部414は、偏差に基づき積分演算を行う。比例演算部413の演算結果、及び、積分演算部414の演算結果は、加算器415において加算される。圧力制御ブロック41は、加算結果を、電動モータ311の回転速度指令として、モータ回転速度制御ブロック42に出力する。
 そして、圧力制御ブロック41は、減算器411が演算した偏差を入力とし、偏差の絶対値が所定値以下のときに前記偏差をゼロにして出力する不感帯部412を有している。
 図5は、不感帯部412の特性の一例を示している。図5の横軸は、不感帯部412の入力であり、縦軸は、不感帯部412の出力である。図5の破線は、y=xの直線に相当する。つまり、不感帯部412が入力偏差を、そのまま出力することに相当する。
 不感帯部412の特性は、図5の実線(つまり、特性線101)で示される。不感帯部412は、入力偏差の絶対値が所定値a1以下のときには、出力偏差をゼロにする。所定値a1は、第1圧力センサ341及び第2圧力センサ342の公差に応じて、適宜、設定すればよい。
 尚、図5に示す不感帯部412の特性線101においては、出力する偏差が急変してしまうことを防止する観点から、偏差の絶対値が所定値a2(但し、a2>a1)以上のときに、入力偏差をそのまま出力するようにしている。また、図5に示す不感帯部412の特性線101においては、所定値a1を超えかつ所定値a2を下回る範囲で補完をしている。不感帯部412の特性は、少なくとも、入力偏差の絶対値が所定値a1以下のときに出力偏差をゼロにする特性であれば、図5に示す特性に限定されない。入力偏差の絶対値が所定値a1を超えるときの、不感帯部412の特性は、適宜設定することが可能である。
 尚、第1EHAコントローラー401が有する不感帯部412と、第2EHAコントローラー402が有する不感帯部412とは、その特性が互いに同じである。
 不感帯部412を有しているため、圧力制御ブロック41は、目標吐出圧と、第1圧力センサ341からの検出吐出圧との偏差が所定値a1以下のとき、偏差がゼロであるとして、比例演算及び積分演算を行い、電動モータ311の回転速度指令を出力する。目標吐出圧と実吐出圧とが一致、又は、ほぼ一致しているときに、圧力センサ341の出力ばらつきに起因して、電動モータ311の回転数を上げたり、下げたりすることが防止される。
 第2EHAコントローラー402の圧力制御ブロック41も同様に、不感帯部412を有しているため、目標吐出圧と、第2圧力センサ342からの検出吐出圧との偏差が所定値a1以下のとき、偏差がゼロであるとして、比例演算及び積分演算を行い、電動モータ312の回転速度指令を出力する。目標吐出圧と実吐出圧とが一致、又は、ほぼ一致しているときに、圧力センサ341の出力ばらつきに起因して、電動モータ312の回転数を上げたり、下げたりすることが防止される。その結果、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32の動作状態を同じ、又は、ほぼ同じにすることが可能になる。
 第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32の動作状態を同じ、又は、ほぼ同じにすることによって、第1の油圧供給源31及び第2の油圧供給源32のいずれか一方の電動モータ311、312が過剰に発熱してしまうことが回避される。
 また、第1の油圧供給源31の電動モータ311、及び、第2の油圧供給源32の電動モータ312の寿命が異なってしまうことが防止される。冗長化しているEHAシステム1の信頼性が向上する。
 尚、前記の構成では、第1EHAコントローラー401及び第2EHAコントローラー402は、圧力フィードバックループと、モータ回転速度フィードバックループと、電流フィードバックループとの、3つのフィードバックループを含んで構成されているが、電動モータ311、312の回転速度制御については、フィードフォワード制御を採用してもよい。この構成を採用する場合、図2において、モータ回転速度フィードバックループと、電流フィードバックループとは省略される。
 また、電動油圧アクチュエータシステムが備える油圧供給源の数は、2つに限らず、3つ以上にしてもよい。
1 脚揚降用EHAシステム(電動油圧アクチュエータシステム)
11 脚
2 油圧アクチュエータ
21 ギアアクチュエータ(油圧アクチュエータ)
22 ドアアクチュエータ(油圧アクチュエータ)
23 ダウンロックリリースアクチュエータ(油圧アクチュエータ)
26 ドアアップロックリリースアクチュエータ(油圧アクチュエータ)
27 ギアアップロックリリースアクチュエータ(油圧アクチュエータ)
31 第1の油圧供給源
32 第2の油圧供給源
311、312 電動モータ
321、322 油圧ポンプ
33 油圧回路
331 合流部
341 第1圧力センサ
342 第2圧力センサ
401 第1EHAコントローラー(コントローラー)
402 第2EHAコントローラー(コントローラー)
41 圧力制御ブロック
42 モータ回転速度制御ブロック
43 電流制御ブロック
412 不感帯部

Claims (4)

  1.  油圧アクチュエータと、
     互いに並列に配置されかつ、同時かつ並行に作動することによって、前記油圧アクチュエータに供給する作動油を昇圧するように構成された複数の油圧供給源と、
     前記複数の油圧供給源と前記油圧アクチュエータとの間で前記複数の油圧供給源からの前記作動油が合流する合流部を含みかつ、前記複数の油圧供給源から前記油圧アクチュエータに前記作動油を送るよう構成された油圧回路と、を備え、
     前記複数の油圧供給源はそれぞれ、
      前記作動油を吐出するよう構成された油圧ポンプと、
      前記油圧ポンプに連結されかつ、前記油圧ポンプを駆動するように構成された電動モータと、
      前記油圧ポンプと前記合流部との間に配設されかつ、前記油圧ポンプの吐出圧を検出するよう構成されたセンサと、
      前記油圧ポンプの吐出圧が目標吐出圧となるように、前記目標吐出圧と前記センサの検出吐出圧との偏差に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されたコントローラーと、を有し、
     前記複数の油圧供給源の前記コントローラーはそれぞれ、前記目標吐出圧と前記検出吐出圧との偏差を入力としかつ、当該偏差の絶対値が所定値以下のときに前記偏差をゼロにして出力する不感帯部を有している電動油圧アクチュエータシステム。
  2.  請求項1に記載の電動油圧アクチュエータシステムにおいて、
     前記コントローラーは、
      前記油圧アクチュエータに供給する前記作動油の圧力指令と、前記センサの前記検出吐出圧のフィードバック信号とを受けて、前記油圧ポンプの前記吐出圧が、前記圧力指令に対応する前記目標吐出圧となるように、前記電動モータの回転速度指令を出力する圧力制御ブロックと、
      前記圧力制御ブロックからの前記回転速度指令と、前記電動モータの回転速度フォードバック信号とを受けて、前記電動モータの回転速度が、前記回転速度指令に対応する目標回転速度となるように、前記電動モータの供給電流指令を出力するモータ回転速度制御ブロックと、
      前記モータ回転速度制御ブロックからの前記供給電流指令と、前記電動モータへの供給電流フィードバック信号とを受けて、前記電動モータへの供給電流が、前記供給電流指令に対応する目標供給電流となるように、前記電動モータに電流を供給する電流制御ブロックと、を含んでいる電動油圧アクチュエータシステム。
  3.  請求項1又は2に記載の電動油圧アクチュエータシステムにおいて、
     前記油圧アクチュエータ、前記複数の油圧供給源及び前記油圧回路は、航空機に搭載されている電動油圧アクチュエータシステム。
  4.  請求項3に記載の電動油圧アクチュエータシステムにおいて、
     前記油圧アクチュエータは、前記航空機の脚の格納及び展開を行うように構成されている電動油圧アクチュエータシステム。
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