リザーバ内蔵型アクチュエータ
【課題】第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができるリザーバ内蔵型アクチュエータを提供することを目的とする。
【解決手段】シリンダ２内に配設されたスタンドパイプ３が挿入される挿入孔を形成するピストン４の内周面に、スタンドパイプ３の軸方向に延びる螺旋状の第１溝４２が形成され、第１溝４２に嵌入する第１嵌入体６１を外周面に有し、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在な第１回転部材６と、第１回転部材６と連結され、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状の第２溝７４が形成され、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在な第２回転部材７と、第２溝７４に嵌入する第２嵌入体８１を有し、スタンドパイプ３の軸方向に摺動可能な摺動部材８とを備え、リザーバＲを形成する仕切板５が、該摺動部材８に連結されているリザーバ内蔵型アクチュエータ１を提供する。
【解決手段】シリンダ２内に配設されたスタンドパイプ３が挿入される挿入孔を形成するピストン４の内周面に、スタンドパイプ３の軸方向に延びる螺旋状の第１溝４２が形成され、第１溝４２に嵌入する第１嵌入体６１を外周面に有し、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在な第１回転部材６と、第１回転部材６と連結され、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状の第２溝７４が形成され、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在な第２回転部材７と、第２溝７４に嵌入する第２嵌入体８１を有し、スタンドパイプ３の軸方向に摺動可能な摺動部材８とを備え、リザーバＲを形成する仕切板５が、該摺動部材８に連結されているリザーバ内蔵型アクチュエータ１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リザーバを内蔵したリザーバ内蔵型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機の燃費の向上、軽量化及び整備性等の観点から、航空機における降着装置の揚降、蛇面の操作、ブレーキ操作、及び、脚ステアリング操作等を行うアクチュエータとして、ＥＨＡ（Electro Hydrostatic Actuator）が提案されている。かかるＥＨＡは、シリンダ及びピストンを有するアクチュエータの他、ポンプ、モータ等を備え、外部から油圧の供給を受けることなく、自身でモータ及びポンプ等を駆動することで、ピストンの往復運動を行う装置である。
【０００３】
図７に示すように、ＥＨＡ等に使用されるシリンダ１１及びピストン１２を有するアクチュエータ１０は、シリンダ１１の内側の空間部がピストンヘッド１３によってピストンロッド１４側の第１油室１５と、ピストンヘッド１３側の第２油室１６とに仕切られている。第１油室１５は、ピストンロッド１４が内在することにより、第２油室１６に比べて、シリンダ１１の軸方向と直交する面の断面積が小さい。このため、ピストン１２が摺動すると、第１油室１５と第２油室１６との合計容積が変動する。
【０００４】
このような合計容積の変動を吸収するリザーバが外付けされたアクチュエータが従来より商品化されていた。しかし、リザーバが外付されたアクチュエータは、大型であるという問題があった。そこで、本出願人は、特許文献１において、アクチュエータの小型化を目的として、リザーバを内蔵したリザーバ内蔵型アクチュエータを提案している。
【０００５】
かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、シリンダ内に配設されるスタンドパイプの内側の空間部のうち、仕切板で仕切られた一方の空間部がリザーバとされている。この仕切板は、スタンドパイプの内側の空間部に配置され、スタンドパイプの内周面を摺動可能に弾性部材と連結されている。かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、ピストンの摺動により第１油室と第２油室との合計容積が変動することで、第１油室と第２油室とに充填された油圧が変動すると、該油圧の変動によって弾性部材が伸縮して仕切板が摺動することで、リザーバの容積が変動し、第１油室１５と第２油室１６との合計容積の変動が吸収される。
【特許文献１】特開２００７−２３９９７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、弾性部材は、伸縮量が大きくなればなるほど、伸縮し難くなる。このため、かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きい場合、リザーバの容積が、第１油室と第２油室との合計容積の変動に追従して変動することが困難である。従って、かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きい場合、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することが困難である。
【０００７】
本発明は、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができるリザーバ内蔵型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シリンダと、前記シリンダの内側の空間部に該シリンダの軸方向に沿って配設されるスタンドパイプと、前記スタンドパイプの軸方向の一端部から、前記スタンドパイプが摺動可能に挿入される筒状の挿入孔を有するピストンと、前記スタンドパイプの内側の空間部を前記スタンドパイプの軸方向に仕切る仕切板とを備え、前記スタンドパイプの内側の空間部のうち、前記仕切板に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部がリザーバとして使用されるリザーバ内蔵型アクチュエータであって、前記挿入孔を形成する前記ピストンの内周面には、前記スタンドパイプの軸方向に延びる螺旋状の第１溝が形成され、更に、前記挿入孔内において、前記スタンドパイプに対して前記スタンドパイプの軸方向の一端部側に位置し、前記第１溝に嵌入する第１嵌入体を外周面に有し、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第１回転部材と、前記第１回転部材に連結されると共に、前記スタンドパイプの内側の空間部に位置し、前記スタンドパイプの軸方向に延びる前記第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が外周面に形成され、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第２回転部材と、前記第２溝に嵌入する第２嵌入体を有し、前記スタンドパイプの内周面を該スタンドパイプの軸方向に摺動可能に前記スタンドパイプに支持される摺動部材とを備え、前記仕切板は、前記摺動部材に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側に位置すると共に、前記摺動部材に連結されて、前記スタンドパイプの軸方向に摺動自在に支持されることを特徴とするリザーバ内蔵型アクチュエータを提供する。
【０００９】
本発明に係るリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、スタンドパイプの軸方向の一端部からスタンドパイプがピストンの挿入孔に挿入される。よって、ピストンにより２つに仕切られたシリンダの内側の２つの室（シリンダの内側の空間部）のうち、スタンドパイプの軸方向の他端部側の第２油室にはスタンドパイプが内在し、第２油室と反対側の第１油室にはピストンが内在している。ピストンは、スタンドパイプを挿入する挿入孔を有している。よって、ピストンの外径はスタンドパイプの外径より大きい。このため、第１油室は、第２油室に比べて、スタンドパイプ（シリンダ）の軸方向と直交する面の断面積が小さい。このため、ピストンがスタンドパイプの軸方向の他端部側へ摺動すると、第１油室と第２油室との合計容積が減少する。一方、ピストンがスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動すると、第１油室と第２油室との合計容積が増大する。
【００１０】
第１回転部材は、ピストンの内周面に形成された第１溝に嵌入する第１嵌入体を有し、スタンドパイプの軸周りに回転自在である。従って、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、第１回転部材は、スタンドパイプの軸周りにピストンの摺動距離に応じた量だけ回転する。第２回転部材は、第１回転部材に連結され、スタンドパイプの軸周りに回転自在とされている。よって、第２回転部材は、第１回転部材と同じ方向に、同じ量だけスタンドパイプの軸周りに回転する。更に、第２回転部材には、スタンドパイプの軸方向に延びる第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が形成されている。この第２溝には、第２嵌入体が嵌入している。この第２嵌入体は、スタンドパイプの軸方向に摺動自在な摺動部材に有されている。よって、摺動部材は、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ、ピストンの摺動方向と反対方向に摺動する。この摺動部材には、スタンドパイプの軸方向に摺動自在な仕切板が連結されている。よって、仕切板は、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、摺動部材の摺動に連動して、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ、ピストンの摺動方向と反対方向に摺動する。リザーバとして使用される空間部は、仕切板に対してスタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部である。よって、リザーバは、仕切板がスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動すると、仕切板の摺動距離に応じた分だけ容積が増大する。即ち、リザーバは、ピストンがスタンドパイプの軸方向の他端部側に摺動して、第１油室と第２油室との合計容積が減少すると、減少した分だけ容積が増大する。逆に、リザーバは、ピストンがスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動して、第１油室と第２油室との合計容積が増大すると、増大した分だけ容積が減少する。
【００１１】
以上のように、リザーバの容積は、仕切板が連結された摺動部材の摺動によって変動する。この摺動部材は、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ摺動する。このため、リザーバの容積は、従来のリザーバ内蔵型アクチュエータのように弾性部材の伸縮量によって制限されることなく、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動に追従して変動することができる。よって、本発明に係るリザーバ内蔵型アクチュエータは、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができる。
【００１２】
尚、第１油室及び第２油室に充填される油の体積は熱膨張等により変動する。しかし、上述のように、リザーバの容積が、第１油室と第２油室との合計容積の変動のみに追従して変動する構成では、油の体積の変動を吸収することができない。航空機等に使用されるアクチュエータ等は使用環境の温度変化が大きいため、熱膨張等による油の体積の変動を吸収できることが好ましい。
【００１３】
油の体積の変動を吸収できる好ましい構成として、前記スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を備え、前記仕切板は、前記弾性部材を介して前記摺動部材と連結されている構成を挙げることができる。
【００１４】
かかる好ましい構成においては、仕切板は、スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を介して摺動部材と連結されている。このため、仕切板は、ピストンの摺動が無くても摺動することができる。即ち、リザーバの容積は、ピストンの摺動が無くても変動することができる。このため、リザーバは、第１油室と第２油室との合計容積の変動だけでなく、第１油室及び第２油室に充填される油の体積の変動を吸収することができる。また、かかる好ましい構成においては、第１油室と第２油室との合計体積の変動を摺動部材の摺動によって吸収し、油の体積の変動を弾性部材の伸縮によって吸収する。このため、弾性部材の伸縮のみによってリザーバの容積が変動する従来のリザーバ内蔵型アクチュエータに比べて、弾性部材の伸縮量が小さい。よって、弾性部材は、油の体積の変動に追従して伸縮し易く、油の体積の変動は、弾性部材の伸縮によって、十分に吸収することができる。よって、かかる好ましい構成のリザーバ内蔵型アクチュエータは、航空機等に使用されるアクチュエータ等、使用環境の温度変化が大きいアクチュエータとして使用しても、十分に使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができるリザーバ内蔵型アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、該リザーバ内蔵型アクチュエータ１に取り付けられる油圧回路１００を示す図である。図１に示すように、リザーバ内蔵型アクチュエータ１は、シリンダ２と、スタンドパイプ３と、ピストン４と、仕切板５とを備える。
【００１７】
シリンダ２は、軸方向が図１の矢印Ｘ方向に向いた円筒状に形成されている。このシリンダ２の外壁部２１のうち、シリンダ２の軸方向の一端部側には、スタンドパイプ３及びピストン４が挿通される貫通孔２２が形成されている。
【００１８】
スタンドパイプ３は、円筒状に形成され、シリンダ２の内側の空間部２３にシリンダ２の軸方向に沿って配設されている。スタンドパイプ３は、シリンダ２の貫通孔２２を貫通し、軸方向の一端部３２がシリンダ２の外部に突き出ている。また、スタンドパイプ３の軸方向の他端部３３は、シリンダ２のシリンダボトム２４に埋まっている。このように、軸方向の一端部３２がシリンダ２の外部に突き出、軸方向の他端部３３がシリンダボトム２４に埋まっていることで、スタンドパイプ３の内側の空間部３１と、シリンダ２の外壁部２１及びスタンドパイプ３の外周面で仕切られた空間部との間は、油の移動が直接不可能なように遮断されている。
【００１９】
ピストン４は、スタンドパイプ３の軸方向の一端部３２から、スタンドパイプ３が摺動可能に挿入される円筒状の挿入孔４１を有している。ピストン４は、シリンダ２の貫通孔２２を貫通していると共に、挿入孔４１にスタンドパイプ３がスタンドパイプ３の軸方向に摺動可能に挿入されている。この挿入孔４１を形成するピストン４の内周面には、スタンドパイプ３の軸方向に延びる螺旋状の第１溝４２が形成されている。更に、このピストン４は、シリンダ２の内側の空間部２３をスタンドパイプ３の軸方向の一端部側の第１油室２５とスタンドパイプ３の軸方向の他端部側の第２油室２６とに仕切るピストンヘッド４３を有している。第１油室２５にはピストン４が内在し、第２油室２６にはスタンドパイプ３が内在している。ピストン４は、スタンドパイプ３を挿入する挿入孔４１を有している。よって、ピストン４の外径はスタンドパイプ３の外径より大きい。このため、第１油室２５は、第２油室２６に比べて、スタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積が小さい。よって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図１の矢印Ｘ１方向）に摺動すると、減少する。一方、第１油室２５と第２油室２６との合計容積は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図１の矢印Ｘ２方向）に摺動すると、増大する。
【００２０】
仕切板５は、スタンドパイプ３の内側の空間部３１をスタンドパイプ３の軸方向に仕切る板である。この仕切板５は、スタンドパイプの内側の空間部３１に位置し、スタンドパイプ３に対して、スタンドパイプ３の軸方向に摺動自在である。スタンドパイプ３の内側の空間部３１のうち、仕切板５に対してスタンドパイプ３の軸方向の他端部側の空間部３１がリザーバＲとして使用される。リザーバＲと、第１油室２５と、第２油室２６とは、それぞれが油圧回路１００によって油の移動が可能なように接続されている。
【００２１】
更に、図１に示すように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１回転部材６と、第２回転部材７と、摺動部材８と、弾性部材９とを備えている。図２は、第１回転部材６と、第２回転部材７と、摺動部材８と、弾性部材９との構成の詳細を示す図であり、図２（ａ）は、リザーバ内蔵型アクチュエータ１の拡大断面図を示し、図２（ｂ）は、第２回転部材７の外観図を示す。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、第１回転部材６は、ピストン４の挿入孔４１内において、スタンドパイプ３に対してスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に位置している。更に、第１回転部材６は、第１溝４２に嵌入する第１嵌入体６１を外周面に有し、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在とされている。第１回転部材６は、円柱状の本体部分６２を有し、該本体部分６２は、スタンドパイプ３と同軸となるように配置されている。この本体部分６２は、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在である。第１嵌入体６１は、本体部分６２の外周面に固定されている。よって、第１嵌入体６１もスタンドパイプ３の軸周りに回転自在である。尚、第１嵌入体６１は、本体部分６２の外周面に転動可能に固定されたものであっても、転動不能に固定されたものであってもよい。
【００２３】
第２回転部材７は、第１回転部材６に連結されると共に、スタンドパイプ３の内側の空間部３１に位置している。即ち、第２回転部材７は、第１回転部材６に対してスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置している。この第２回転部材７は、第１回転部材６の本体部分６２と連結されている大径部７１と、大径部７１と連結され、大径部７１のスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置する小径部７２とを有している。大径部７１と小径部７２とは、それぞれ円柱状に形成され、大径部７１と小径部７２とはスタンドパイプ３と同軸となるように配置されている。大径部７１は、スタンドパイプ３に取り付けられたベアリング７３によって、スタンドパイプ３の軸周りに回動自在に支持されている。小径部７２には、図２（ｂ）に示すように、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状の第２溝７４が外周面に形成されている。尚、第１回転部材６と第２回転部材７とは、別体であってもよいし、一体的に形成されたものであってもよい。
【００２４】
摺動部材８は、図２（ａ）に示すように、スタンドパイプ３の内側の空間部３１に位置し、第２溝７４に嵌入する第２嵌入体８１を有している。この摺動部材８は、スタンドパイプ３の内周面を該スタンドパイプ３の軸方向に摺動可能にスタンドパイプ３に支持されている。この摺動部材８は、スタンドパイプ３の径方向中央部に小径部７２が挿通される貫通孔８２が形成され、該貫通孔８２を形成する摺動部材８の内周面に、第２嵌入体８１が固定されている。第２嵌入体８１は、摺動部材８の内周面に転動可能に固定されたものであっても、転動不能に固定されたものであってもよい。このような摺動部材８に対して、上述の仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置している。仕切板５と摺動部材８とは、スタンドパイプ３の軸方向に弾性を有する弾性部材９を介して連結されている。この弾性部材９には、例えば、コイルバネを使用することができる。
【００２５】
以上に説明した、リザーバ内蔵型アクチュエータ１において、ピストン４が摺動することによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が変動した場合のリザーバＲの容積の変動について説明する。
【００２６】
図３は、ピストン４がスタンドパイプ３の他端部側に摺動しているときにおけるリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、油圧回路１００における油の流れを示す図である。図３に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図３の矢印Ｘ１方向）に摺動し、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少するときは、油圧回路１００を介して、第２油室２６に充填された油が第１油室２５及びリザーバＲに流れ込む。このように、ピストン４をスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動させる場合、コントローラＣは、モータ１１１を駆動して、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂが吸入口に、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａが吐出口になるようにポンプ１１２を作動させると共に、図３に示すように、電磁弁１１０の状態を第１状態に切り替える。この第１状態とは、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲのそれぞれが、他と連通していない状態をいう。電磁弁１１０が第１状態のときにポンプ１１２が作動すると、第２油室２６に充填された油は、配管１１３を介してポンプ１１２に流れ込み、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａから分岐点１１４を介して、配管１１５に流れ出る。該油は、配管１１５の分岐点１１６において、チェックバルブ１１７を介して第１油室２５に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１１９のパイロットラインとなる配管１１８に流れ込むものとに別れる。配管１１８に油が流れると、パイロットチェックバルブ１１９が開放され、配管１１３内を流れる油がパイロットチェックバルブ１１９を通過することが可能となる。これにより、第２油室２６から配管１１３に流れ出た油は、ポンプ１１２及びチェックバルブ１１７等を経由して第１油室２５に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１１９を通過するものとに分かれる。パイロットチェックバルブ１１９を通過した油は、分岐点１２０、配管１２１、及び、分岐点１２２を介して、リザーバＲに接続された配管１２３に流れ込み、該配管１２３からリザーバＲに流れ込む。このように、第２油室２６から第１油室２５及びリザーバＲに油が流れ込むと、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動する。ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少するため、リザーバＲには、第２油室２６から流れ出た油のうち、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の減少した分が流れ込む。
【００２７】
このようにピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、図２（ａ）に示すように、第１嵌入体６１が第１溝４１に嵌入していることにより、第１回転部材６は、スタンドパイプ３の軸周りの矢印Ｙ１方向に、ピストン４の摺動距離に応じた量だけ回転する。第２回転部材７は、第１回転部材６に連結され、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在とされている。よって、第２回転部材７は、第１回転部材６と同じ方向に、同じ量だけスタンドパイプ３の軸周りに回転する。第２回転部材７に形成された第２溝７４は、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状である。よって、第２溝７４に第２嵌入体８１が嵌入している摺動部材８は、第２回転部材７がスタンドパイプ３の軸周りの矢印Ｙ１方向に回転すると、図３に示すように、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図３の矢印Ｘ２方向）にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。即ち、摺動部材８は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。よって、摺動部材８に連結された仕切板５も、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。図３に示すように、仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、リザーバＲの容積が増大する。このように、リザーバＲの容積は、弾性部材９の伸縮でなく、仕切板５が連結された摺動部材８の摺動によって変動するため、リザーバＲの容積の変動は、弾性部材９の伸縮量によって制限されることがない。従って、リザーバＲの容積は、ピストン４の摺動によって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少した分だけ増大する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動した場合、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、リザーバＲによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が吸収される。
【００２８】
図４は、ピストン４がスタンドパイプ３の一端部側に摺動しているときにおけるリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、油圧回路１００における油の流れを示す図である。図４に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図４の矢印Ｘ２方向）に摺動するときは、油圧回路１００を介して、第１油室２５及びリザーバＲに充填された油が第２油室２６に流れ込む。このように、ピストン４をスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動させる場合、コントローラＣは、モータ１１１を駆動して、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａが吸入口に、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂが吐出口になるようにポンプ１１２を作動させると共に、図４に示すように、電磁弁１１０の状態を第１状態に切り替える。電磁弁１１０が第１状態のときにポンプ１１２が作動すると、リザーバＲに充填された油は、配管１２３、チェックバルブ１２４、及び、分岐点１１４を介して、ポンプ１１２に流れ込み、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂから配管１１３に流れ出る。配管１１３に流れ出ると、該油は、分岐点１２５において、第２油室２６に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１２７のパイロットラインとなる配管１２６に流れ込むものとに別れる。配管１２６に油が流れると、パイロットチェックバルブ１２７が開放される。これにより、第１油室２５に充填された油は、分岐点１２８を介して、パイロットチェックバルブ１２７に流れ込み、該パイロットチェックバルブ１２７を通過して、分岐点１２０、及び、配管１２１を介して、分岐点１２２に到達する。分岐点１２２に到達すると、該油は、リザーバＲから流れ出た油と同様に、配管１２３、チェックバルブ１２４、分岐点１１４、ポンプ１１２、及び、配管１１３を介して第２油室２６に流れ込む。このように、第１油室２５及びリザーバＲから第２油室２６に油が流れ込むと、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図４の矢印Ｘ２方向）に摺動する。ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が増大するため、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の増大した分だけリザーバＲから第２油室２６に油が流れ込む。
【００２９】
図４に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動し、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が増大すると、図３の場合とは逆に、仕切板５は、スタンドパイプの軸方向の他端部側（図４の矢印Ｘ１方向）に移動する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、リザーバＲの容積Ｒは減少する。上述のように、リザーバＲの容積は、仕切板５が連結された摺動部材８の摺動によって変動する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動した場合も、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、リザーバＲによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が吸収される。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動を吸収することができる。
【００３１】
尚、ピストン４の摺動距離、即ち、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動量に対するリザーバＲの容積の変動量の割合は、第１溝４２に対する第２溝７４のピッチの割合によって定まる。よって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動量とリザーバＲの容積の変動量とを等しくするには、第２溝７４のピッチは、下記式で表される大きさとされる。
Ｐ２＝Ｐ１Ａ１/Ａ２
（Ｐ２：第２溝７４のピッチ、Ｐ１：第１溝４２のピッチ、Ａ１：第１油室２５のスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積と第２油室２６のスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積との差、Ａ２：リザーバＲのスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積）
【００３２】
また、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、弾性部材９を介して仕切板５が摺動部材８と連結されている。このため、仕切板５は、ピストン４の摺動が無くてもスタンドパイプ３の軸方向に摺動することができる。即ち、リザーバＲの容積は、ピストン４の摺動が無くても変動することができる。このため、リザーバＲは、第１油室２５及び第２油室２６に充填される油の体積の変動を、弾性部材９の伸縮によって吸収することができる。
【００３３】
油の体積の変動の吸収は、ピストン４の摺動が行われていないときに行われる。ピストン４の摺動が行われていないときは、コントローラＣは、電磁弁１１０を図５に示す第２状態とする。電磁弁１１０の第２状態とは、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲが互いに電磁弁１１０を介して連通されている状態をいう。例えば、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲに充填された油の温度が低下すると、該油は収縮する。油が収縮すると、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲの油圧が低下する。リザーバＲの油圧が低下すると、弾性部材９によって仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図５の矢印Ｘ１方向）に押し出され、リザーバＲの容積は減少する。第２状態においては、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲが互いに連通しているので、リザーバＲの容積が減少すると、リザーバＲの油は配管１２３に押し出され、押し出された油が電磁弁１１０を介して第１油室２５又は第２油室２６に流れ込む。これにより、第１油室２５及び第２油室２６にリザーバＲから油が流れ込む。
【００３４】
一方、例えば、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲに充填された油が熱膨張すると、図６に示すように、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲの油圧が上昇する。リザーバＲの油圧が上昇すると、油によって仕切板５が弾性部材９の弾性力に抗してスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図６の矢印Ｘ２方向）に押し込まれる。これにより、リザーバＲの容積が増大し、第１油室２５及び第２油室２６からリザーバＲに油が流れ込む。
【００３５】
このように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動だけでなく、第１油室２５及び第２油室２６に充填される油の体積の変動も吸収することができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１においては、第１油室２５と第２油室２６との合計体積の変動を摺動部材８の摺動によって吸収し、油の体積の変動を弾性部材９の伸縮によって吸収する。このため、弾性部材９の伸縮のみによってリザーバＲの容積が変動する従来のリザーバ内蔵型アクチュエータに比べて、弾性部材９の伸縮量が小さい。よって、弾性部材９は、油の体積の変動に追従して伸縮し易く、油の体積の変動を、十分に吸収することができる。よって、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、航空機等に使用されるアクチュエータ等、使用環境の温度変化が大きいアクチュエータとして使用しても、十分に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、該リザーバ内蔵型アクチュエータに取り付けられる油圧回路を示す図である。
【図２】図２は、第１回転部材と、第２回転部材と、摺動部材と、弾性部材との構成の詳細を示す拡大図であり、図２（ａ）は、実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの拡大断面図を示し、図２（ｂ）は、第２回転部材の外観図を示す。
【図３】図３は、ピストンがスタンドパイプの他端部側に摺動しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図４】図４は、ピストンがスタンドパイプの一端部側に摺動しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図５】図５は、油が収縮しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図６】図６は、油が膨張しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図７】図７は、従来のアクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…リザーバ内蔵型アクチュエータ、２…シリンダ、３…スタンドパイプ、４…ピストン、４１…挿入孔、４２…第１溝、５…仕切板、６…第１回転部材、６１…第１嵌入体、７…第２回転部材、７４…第２溝、８…摺動部材、８１…第２嵌入体、９…弾性部材、Ｒ…リザーバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リザーバを内蔵したリザーバ内蔵型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機の燃費の向上、軽量化及び整備性等の観点から、航空機における降着装置の揚降、蛇面の操作、ブレーキ操作、及び、脚ステアリング操作等を行うアクチュエータとして、ＥＨＡ（Electro Hydrostatic Actuator）が提案されている。かかるＥＨＡは、シリンダ及びピストンを有するアクチュエータの他、ポンプ、モータ等を備え、外部から油圧の供給を受けることなく、自身でモータ及びポンプ等を駆動することで、ピストンの往復運動を行う装置である。
【０００３】
図７に示すように、ＥＨＡ等に使用されるシリンダ１１及びピストン１２を有するアクチュエータ１０は、シリンダ１１の内側の空間部がピストンヘッド１３によってピストンロッド１４側の第１油室１５と、ピストンヘッド１３側の第２油室１６とに仕切られている。第１油室１５は、ピストンロッド１４が内在することにより、第２油室１６に比べて、シリンダ１１の軸方向と直交する面の断面積が小さい。このため、ピストン１２が摺動すると、第１油室１５と第２油室１６との合計容積が変動する。
【０００４】
このような合計容積の変動を吸収するリザーバが外付けされたアクチュエータが従来より商品化されていた。しかし、リザーバが外付されたアクチュエータは、大型であるという問題があった。そこで、本出願人は、特許文献１において、アクチュエータの小型化を目的として、リザーバを内蔵したリザーバ内蔵型アクチュエータを提案している。
【０００５】
かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、シリンダ内に配設されるスタンドパイプの内側の空間部のうち、仕切板で仕切られた一方の空間部がリザーバとされている。この仕切板は、スタンドパイプの内側の空間部に配置され、スタンドパイプの内周面を摺動可能に弾性部材と連結されている。かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、ピストンの摺動により第１油室と第２油室との合計容積が変動することで、第１油室と第２油室とに充填された油圧が変動すると、該油圧の変動によって弾性部材が伸縮して仕切板が摺動することで、リザーバの容積が変動し、第１油室１５と第２油室１６との合計容積の変動が吸収される。
【特許文献１】特開２００７−２３９９７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、弾性部材は、伸縮量が大きくなればなるほど、伸縮し難くなる。このため、かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きい場合、リザーバの容積が、第１油室と第２油室との合計容積の変動に追従して変動することが困難である。従って、かかるリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きい場合、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することが困難である。
【０００７】
本発明は、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができるリザーバ内蔵型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シリンダと、前記シリンダの内側の空間部に該シリンダの軸方向に沿って配設されるスタンドパイプと、前記スタンドパイプの軸方向の一端部から、前記スタンドパイプが摺動可能に挿入される筒状の挿入孔を有するピストンと、前記スタンドパイプの内側の空間部を前記スタンドパイプの軸方向に仕切る仕切板とを備え、前記スタンドパイプの内側の空間部のうち、前記仕切板に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部がリザーバとして使用されるリザーバ内蔵型アクチュエータであって、前記挿入孔を形成する前記ピストンの内周面には、前記スタンドパイプの軸方向に延びる螺旋状の第１溝が形成され、更に、前記挿入孔内において、前記スタンドパイプに対して前記スタンドパイプの軸方向の一端部側に位置し、前記第１溝に嵌入する第１嵌入体を外周面に有し、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第１回転部材と、前記第１回転部材に連結されると共に、前記スタンドパイプの内側の空間部に位置し、前記スタンドパイプの軸方向に延びる前記第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が外周面に形成され、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第２回転部材と、前記第２溝に嵌入する第２嵌入体を有し、前記スタンドパイプの内周面を該スタンドパイプの軸方向に摺動可能に前記スタンドパイプに支持される摺動部材とを備え、前記仕切板は、前記摺動部材に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側に位置すると共に、前記摺動部材に連結されて、前記スタンドパイプの軸方向に摺動自在に支持されることを特徴とするリザーバ内蔵型アクチュエータを提供する。
【０００９】
本発明に係るリザーバ内蔵型アクチュエータにおいては、スタンドパイプの軸方向の一端部からスタンドパイプがピストンの挿入孔に挿入される。よって、ピストンにより２つに仕切られたシリンダの内側の２つの室（シリンダの内側の空間部）のうち、スタンドパイプの軸方向の他端部側の第２油室にはスタンドパイプが内在し、第２油室と反対側の第１油室にはピストンが内在している。ピストンは、スタンドパイプを挿入する挿入孔を有している。よって、ピストンの外径はスタンドパイプの外径より大きい。このため、第１油室は、第２油室に比べて、スタンドパイプ（シリンダ）の軸方向と直交する面の断面積が小さい。このため、ピストンがスタンドパイプの軸方向の他端部側へ摺動すると、第１油室と第２油室との合計容積が減少する。一方、ピストンがスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動すると、第１油室と第２油室との合計容積が増大する。
【００１０】
第１回転部材は、ピストンの内周面に形成された第１溝に嵌入する第１嵌入体を有し、スタンドパイプの軸周りに回転自在である。従って、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、第１回転部材は、スタンドパイプの軸周りにピストンの摺動距離に応じた量だけ回転する。第２回転部材は、第１回転部材に連結され、スタンドパイプの軸周りに回転自在とされている。よって、第２回転部材は、第１回転部材と同じ方向に、同じ量だけスタンドパイプの軸周りに回転する。更に、第２回転部材には、スタンドパイプの軸方向に延びる第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が形成されている。この第２溝には、第２嵌入体が嵌入している。この第２嵌入体は、スタンドパイプの軸方向に摺動自在な摺動部材に有されている。よって、摺動部材は、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ、ピストンの摺動方向と反対方向に摺動する。この摺動部材には、スタンドパイプの軸方向に摺動自在な仕切板が連結されている。よって、仕切板は、ピストンがスタンドパイプの軸方向に摺動すると、摺動部材の摺動に連動して、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ、ピストンの摺動方向と反対方向に摺動する。リザーバとして使用される空間部は、仕切板に対してスタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部である。よって、リザーバは、仕切板がスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動すると、仕切板の摺動距離に応じた分だけ容積が増大する。即ち、リザーバは、ピストンがスタンドパイプの軸方向の他端部側に摺動して、第１油室と第２油室との合計容積が減少すると、減少した分だけ容積が増大する。逆に、リザーバは、ピストンがスタンドパイプの軸方向の一端部側に摺動して、第１油室と第２油室との合計容積が増大すると、増大した分だけ容積が減少する。
【００１１】
以上のように、リザーバの容積は、仕切板が連結された摺動部材の摺動によって変動する。この摺動部材は、ピストンの摺動距離に応じた距離だけ摺動する。このため、リザーバの容積は、従来のリザーバ内蔵型アクチュエータのように弾性部材の伸縮量によって制限されることなく、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動に追従して変動することができる。よって、本発明に係るリザーバ内蔵型アクチュエータは、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができる。
【００１２】
尚、第１油室及び第２油室に充填される油の体積は熱膨張等により変動する。しかし、上述のように、リザーバの容積が、第１油室と第２油室との合計容積の変動のみに追従して変動する構成では、油の体積の変動を吸収することができない。航空機等に使用されるアクチュエータ等は使用環境の温度変化が大きいため、熱膨張等による油の体積の変動を吸収できることが好ましい。
【００１３】
油の体積の変動を吸収できる好ましい構成として、前記スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を備え、前記仕切板は、前記弾性部材を介して前記摺動部材と連結されている構成を挙げることができる。
【００１４】
かかる好ましい構成においては、仕切板は、スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を介して摺動部材と連結されている。このため、仕切板は、ピストンの摺動が無くても摺動することができる。即ち、リザーバの容積は、ピストンの摺動が無くても変動することができる。このため、リザーバは、第１油室と第２油室との合計容積の変動だけでなく、第１油室及び第２油室に充填される油の体積の変動を吸収することができる。また、かかる好ましい構成においては、第１油室と第２油室との合計体積の変動を摺動部材の摺動によって吸収し、油の体積の変動を弾性部材の伸縮によって吸収する。このため、弾性部材の伸縮のみによってリザーバの容積が変動する従来のリザーバ内蔵型アクチュエータに比べて、弾性部材の伸縮量が小さい。よって、弾性部材は、油の体積の変動に追従して伸縮し易く、油の体積の変動は、弾性部材の伸縮によって、十分に吸収することができる。よって、かかる好ましい構成のリザーバ内蔵型アクチュエータは、航空機等に使用されるアクチュエータ等、使用環境の温度変化が大きいアクチュエータとして使用しても、十分に使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、第１油室と第２油室との合計容積の変動が大きくても、第１油室と第２油室との合計容積の変動を吸収することができるリザーバ内蔵型アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、該リザーバ内蔵型アクチュエータ１に取り付けられる油圧回路１００を示す図である。図１に示すように、リザーバ内蔵型アクチュエータ１は、シリンダ２と、スタンドパイプ３と、ピストン４と、仕切板５とを備える。
【００１７】
シリンダ２は、軸方向が図１の矢印Ｘ方向に向いた円筒状に形成されている。このシリンダ２の外壁部２１のうち、シリンダ２の軸方向の一端部側には、スタンドパイプ３及びピストン４が挿通される貫通孔２２が形成されている。
【００１８】
スタンドパイプ３は、円筒状に形成され、シリンダ２の内側の空間部２３にシリンダ２の軸方向に沿って配設されている。スタンドパイプ３は、シリンダ２の貫通孔２２を貫通し、軸方向の一端部３２がシリンダ２の外部に突き出ている。また、スタンドパイプ３の軸方向の他端部３３は、シリンダ２のシリンダボトム２４に埋まっている。このように、軸方向の一端部３２がシリンダ２の外部に突き出、軸方向の他端部３３がシリンダボトム２４に埋まっていることで、スタンドパイプ３の内側の空間部３１と、シリンダ２の外壁部２１及びスタンドパイプ３の外周面で仕切られた空間部との間は、油の移動が直接不可能なように遮断されている。
【００１９】
ピストン４は、スタンドパイプ３の軸方向の一端部３２から、スタンドパイプ３が摺動可能に挿入される円筒状の挿入孔４１を有している。ピストン４は、シリンダ２の貫通孔２２を貫通していると共に、挿入孔４１にスタンドパイプ３がスタンドパイプ３の軸方向に摺動可能に挿入されている。この挿入孔４１を形成するピストン４の内周面には、スタンドパイプ３の軸方向に延びる螺旋状の第１溝４２が形成されている。更に、このピストン４は、シリンダ２の内側の空間部２３をスタンドパイプ３の軸方向の一端部側の第１油室２５とスタンドパイプ３の軸方向の他端部側の第２油室２６とに仕切るピストンヘッド４３を有している。第１油室２５にはピストン４が内在し、第２油室２６にはスタンドパイプ３が内在している。ピストン４は、スタンドパイプ３を挿入する挿入孔４１を有している。よって、ピストン４の外径はスタンドパイプ３の外径より大きい。このため、第１油室２５は、第２油室２６に比べて、スタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積が小さい。よって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図１の矢印Ｘ１方向）に摺動すると、減少する。一方、第１油室２５と第２油室２６との合計容積は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図１の矢印Ｘ２方向）に摺動すると、増大する。
【００２０】
仕切板５は、スタンドパイプ３の内側の空間部３１をスタンドパイプ３の軸方向に仕切る板である。この仕切板５は、スタンドパイプの内側の空間部３１に位置し、スタンドパイプ３に対して、スタンドパイプ３の軸方向に摺動自在である。スタンドパイプ３の内側の空間部３１のうち、仕切板５に対してスタンドパイプ３の軸方向の他端部側の空間部３１がリザーバＲとして使用される。リザーバＲと、第１油室２５と、第２油室２６とは、それぞれが油圧回路１００によって油の移動が可能なように接続されている。
【００２１】
更に、図１に示すように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１回転部材６と、第２回転部材７と、摺動部材８と、弾性部材９とを備えている。図２は、第１回転部材６と、第２回転部材７と、摺動部材８と、弾性部材９との構成の詳細を示す図であり、図２（ａ）は、リザーバ内蔵型アクチュエータ１の拡大断面図を示し、図２（ｂ）は、第２回転部材７の外観図を示す。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、第１回転部材６は、ピストン４の挿入孔４１内において、スタンドパイプ３に対してスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に位置している。更に、第１回転部材６は、第１溝４２に嵌入する第１嵌入体６１を外周面に有し、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在とされている。第１回転部材６は、円柱状の本体部分６２を有し、該本体部分６２は、スタンドパイプ３と同軸となるように配置されている。この本体部分６２は、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在である。第１嵌入体６１は、本体部分６２の外周面に固定されている。よって、第１嵌入体６１もスタンドパイプ３の軸周りに回転自在である。尚、第１嵌入体６１は、本体部分６２の外周面に転動可能に固定されたものであっても、転動不能に固定されたものであってもよい。
【００２３】
第２回転部材７は、第１回転部材６に連結されると共に、スタンドパイプ３の内側の空間部３１に位置している。即ち、第２回転部材７は、第１回転部材６に対してスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置している。この第２回転部材７は、第１回転部材６の本体部分６２と連結されている大径部７１と、大径部７１と連結され、大径部７１のスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置する小径部７２とを有している。大径部７１と小径部７２とは、それぞれ円柱状に形成され、大径部７１と小径部７２とはスタンドパイプ３と同軸となるように配置されている。大径部７１は、スタンドパイプ３に取り付けられたベアリング７３によって、スタンドパイプ３の軸周りに回動自在に支持されている。小径部７２には、図２（ｂ）に示すように、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状の第２溝７４が外周面に形成されている。尚、第１回転部材６と第２回転部材７とは、別体であってもよいし、一体的に形成されたものであってもよい。
【００２４】
摺動部材８は、図２（ａ）に示すように、スタンドパイプ３の内側の空間部３１に位置し、第２溝７４に嵌入する第２嵌入体８１を有している。この摺動部材８は、スタンドパイプ３の内周面を該スタンドパイプ３の軸方向に摺動可能にスタンドパイプ３に支持されている。この摺動部材８は、スタンドパイプ３の径方向中央部に小径部７２が挿通される貫通孔８２が形成され、該貫通孔８２を形成する摺動部材８の内周面に、第２嵌入体８１が固定されている。第２嵌入体８１は、摺動部材８の内周面に転動可能に固定されたものであっても、転動不能に固定されたものであってもよい。このような摺動部材８に対して、上述の仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に位置している。仕切板５と摺動部材８とは、スタンドパイプ３の軸方向に弾性を有する弾性部材９を介して連結されている。この弾性部材９には、例えば、コイルバネを使用することができる。
【００２５】
以上に説明した、リザーバ内蔵型アクチュエータ１において、ピストン４が摺動することによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が変動した場合のリザーバＲの容積の変動について説明する。
【００２６】
図３は、ピストン４がスタンドパイプ３の他端部側に摺動しているときにおけるリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、油圧回路１００における油の流れを示す図である。図３に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図３の矢印Ｘ１方向）に摺動し、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少するときは、油圧回路１００を介して、第２油室２６に充填された油が第１油室２５及びリザーバＲに流れ込む。このように、ピストン４をスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動させる場合、コントローラＣは、モータ１１１を駆動して、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂが吸入口に、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａが吐出口になるようにポンプ１１２を作動させると共に、図３に示すように、電磁弁１１０の状態を第１状態に切り替える。この第１状態とは、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲのそれぞれが、他と連通していない状態をいう。電磁弁１１０が第１状態のときにポンプ１１２が作動すると、第２油室２６に充填された油は、配管１１３を介してポンプ１１２に流れ込み、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａから分岐点１１４を介して、配管１１５に流れ出る。該油は、配管１１５の分岐点１１６において、チェックバルブ１１７を介して第１油室２５に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１１９のパイロットラインとなる配管１１８に流れ込むものとに別れる。配管１１８に油が流れると、パイロットチェックバルブ１１９が開放され、配管１１３内を流れる油がパイロットチェックバルブ１１９を通過することが可能となる。これにより、第２油室２６から配管１１３に流れ出た油は、ポンプ１１２及びチェックバルブ１１７等を経由して第１油室２５に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１１９を通過するものとに分かれる。パイロットチェックバルブ１１９を通過した油は、分岐点１２０、配管１２１、及び、分岐点１２２を介して、リザーバＲに接続された配管１２３に流れ込み、該配管１２３からリザーバＲに流れ込む。このように、第２油室２６から第１油室２５及びリザーバＲに油が流れ込むと、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動する。ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少するため、リザーバＲには、第２油室２６から流れ出た油のうち、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の減少した分が流れ込む。
【００２７】
このようにピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、図２（ａ）に示すように、第１嵌入体６１が第１溝４１に嵌入していることにより、第１回転部材６は、スタンドパイプ３の軸周りの矢印Ｙ１方向に、ピストン４の摺動距離に応じた量だけ回転する。第２回転部材７は、第１回転部材６に連結され、スタンドパイプ３の軸周りに回転自在とされている。よって、第２回転部材７は、第１回転部材６と同じ方向に、同じ量だけスタンドパイプ３の軸周りに回転する。第２回転部材７に形成された第２溝７４は、スタンドパイプ３の軸方向に延びる第１溝４２と逆巻きの螺旋状である。よって、第２溝７４に第２嵌入体８１が嵌入している摺動部材８は、第２回転部材７がスタンドパイプ３の軸周りの矢印Ｙ１方向に回転すると、図３に示すように、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図３の矢印Ｘ２方向）にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。即ち、摺動部材８は、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動すると、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。よって、摺動部材８に連結された仕切板５も、スタンドパイプ３の軸方向の一端部側にピストン４の摺動距離に応じた距離だけ摺動する。図３に示すように、仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、リザーバＲの容積が増大する。このように、リザーバＲの容積は、弾性部材９の伸縮でなく、仕切板５が連結された摺動部材８の摺動によって変動するため、リザーバＲの容積の変動は、弾性部材９の伸縮量によって制限されることがない。従って、リザーバＲの容積は、ピストン４の摺動によって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が減少した分だけ増大する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側に摺動した場合、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、リザーバＲによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が吸収される。
【００２８】
図４は、ピストン４がスタンドパイプ３の一端部側に摺動しているときにおけるリザーバ内蔵型アクチュエータ１の断面、及び、油圧回路１００における油の流れを示す図である。図４に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図４の矢印Ｘ２方向）に摺動するときは、油圧回路１００を介して、第１油室２５及びリザーバＲに充填された油が第２油室２６に流れ込む。このように、ピストン４をスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動させる場合、コントローラＣは、モータ１１１を駆動して、ポンプ１１２の第１ポート１１２ａが吸入口に、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂが吐出口になるようにポンプ１１２を作動させると共に、図４に示すように、電磁弁１１０の状態を第１状態に切り替える。電磁弁１１０が第１状態のときにポンプ１１２が作動すると、リザーバＲに充填された油は、配管１２３、チェックバルブ１２４、及び、分岐点１１４を介して、ポンプ１１２に流れ込み、ポンプ１１２の第２ポート１１２ｂから配管１１３に流れ出る。配管１１３に流れ出ると、該油は、分岐点１２５において、第２油室２６に流れ込むものと、パイロットチェックバルブ１２７のパイロットラインとなる配管１２６に流れ込むものとに別れる。配管１２６に油が流れると、パイロットチェックバルブ１２７が開放される。これにより、第１油室２５に充填された油は、分岐点１２８を介して、パイロットチェックバルブ１２７に流れ込み、該パイロットチェックバルブ１２７を通過して、分岐点１２０、及び、配管１２１を介して、分岐点１２２に到達する。分岐点１２２に到達すると、該油は、リザーバＲから流れ出た油と同様に、配管１２３、チェックバルブ１２４、分岐点１１４、ポンプ１１２、及び、配管１１３を介して第２油室２６に流れ込む。このように、第１油室２５及びリザーバＲから第２油室２６に油が流れ込むと、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図４の矢印Ｘ２方向）に摺動する。ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が増大するため、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の増大した分だけリザーバＲから第２油室２６に油が流れ込む。
【００２９】
図４に示すように、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動し、第１油室２５と第２油室２６との合計容積が増大すると、図３の場合とは逆に、仕切板５は、スタンドパイプの軸方向の他端部側（図４の矢印Ｘ１方向）に移動する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動すると、リザーバＲの容積Ｒは減少する。上述のように、リザーバＲの容積は、仕切板５が連結された摺動部材８の摺動によって変動する。よって、ピストン４がスタンドパイプ３の軸方向の一端部側に摺動した場合も、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、リザーバＲによって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が吸収される。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動が大きくても、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動を吸収することができる。
【００３１】
尚、ピストン４の摺動距離、即ち、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動量に対するリザーバＲの容積の変動量の割合は、第１溝４２に対する第２溝７４のピッチの割合によって定まる。よって、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動量とリザーバＲの容積の変動量とを等しくするには、第２溝７４のピッチは、下記式で表される大きさとされる。
Ｐ２＝Ｐ１Ａ１/Ａ２
（Ｐ２：第２溝７４のピッチ、Ｐ１：第１溝４２のピッチ、Ａ１：第１油室２５のスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積と第２油室２６のスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積との差、Ａ２：リザーバＲのスタンドパイプ３の軸方向と直交する面の断面積）
【００３２】
また、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、弾性部材９を介して仕切板５が摺動部材８と連結されている。このため、仕切板５は、ピストン４の摺動が無くてもスタンドパイプ３の軸方向に摺動することができる。即ち、リザーバＲの容積は、ピストン４の摺動が無くても変動することができる。このため、リザーバＲは、第１油室２５及び第２油室２６に充填される油の体積の変動を、弾性部材９の伸縮によって吸収することができる。
【００３３】
油の体積の変動の吸収は、ピストン４の摺動が行われていないときに行われる。ピストン４の摺動が行われていないときは、コントローラＣは、電磁弁１１０を図５に示す第２状態とする。電磁弁１１０の第２状態とは、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲが互いに電磁弁１１０を介して連通されている状態をいう。例えば、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲに充填された油の温度が低下すると、該油は収縮する。油が収縮すると、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲの油圧が低下する。リザーバＲの油圧が低下すると、弾性部材９によって仕切板５がスタンドパイプ３の軸方向の他端部側（図５の矢印Ｘ１方向）に押し出され、リザーバＲの容積は減少する。第２状態においては、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲが互いに連通しているので、リザーバＲの容積が減少すると、リザーバＲの油は配管１２３に押し出され、押し出された油が電磁弁１１０を介して第１油室２５又は第２油室２６に流れ込む。これにより、第１油室２５及び第２油室２６にリザーバＲから油が流れ込む。
【００３４】
一方、例えば、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲに充填された油が熱膨張すると、図６に示すように、第１油室２５、第２油室２６、及び、リザーバＲの油圧が上昇する。リザーバＲの油圧が上昇すると、油によって仕切板５が弾性部材９の弾性力に抗してスタンドパイプ３の軸方向の一端部側（図６の矢印Ｘ２方向）に押し込まれる。これにより、リザーバＲの容積が増大し、第１油室２５及び第２油室２６からリザーバＲに油が流れ込む。
【００３５】
このように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、第１油室２５と第２油室２６との合計容積の変動だけでなく、第１油室２５及び第２油室２６に充填される油の体積の変動も吸収することができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１においては、第１油室２５と第２油室２６との合計体積の変動を摺動部材８の摺動によって吸収し、油の体積の変動を弾性部材９の伸縮によって吸収する。このため、弾性部材９の伸縮のみによってリザーバＲの容積が変動する従来のリザーバ内蔵型アクチュエータに比べて、弾性部材９の伸縮量が小さい。よって、弾性部材９は、油の体積の変動に追従して伸縮し易く、油の体積の変動を、十分に吸収することができる。よって、本実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータ１は、航空機等に使用されるアクチュエータ等、使用環境の温度変化が大きいアクチュエータとして使用しても、十分に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、該リザーバ内蔵型アクチュエータに取り付けられる油圧回路を示す図である。
【図２】図２は、第１回転部材と、第２回転部材と、摺動部材と、弾性部材との構成の詳細を示す拡大図であり、図２（ａ）は、実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの拡大断面図を示し、図２（ｂ）は、第２回転部材の外観図を示す。
【図３】図３は、ピストンがスタンドパイプの他端部側に摺動しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図４】図４は、ピストンがスタンドパイプの一端部側に摺動しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図５】図５は、油が収縮しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図６】図６は、油が膨張しているときにおける実施形態に係るリザーバ内蔵型アクチュエータの断面、及び、油圧回路における油の流れを示す図である。
【図７】図７は、従来のアクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…リザーバ内蔵型アクチュエータ、２…シリンダ、３…スタンドパイプ、４…ピストン、４１…挿入孔、４２…第１溝、５…仕切板、６…第１回転部材、６１…第１嵌入体、７…第２回転部材、７４…第２溝、８…摺動部材、８１…第２嵌入体、９…弾性部材、Ｒ…リザーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダの内側の空間部に該シリンダの軸方向に沿って配設されるスタンドパイプと、
前記スタンドパイプの軸方向の一端部から、前記スタンドパイプが摺動可能に挿入される筒状の挿入孔を有するピストンと、
前記スタンドパイプの内側の空間部を前記スタンドパイプの軸方向に仕切る仕切板とを備え、
前記スタンドパイプの内側の空間部のうち、前記仕切板に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部がリザーバとして使用されるリザーバ内蔵型アクチュエータであって、
前記挿入孔を形成する前記ピストンの内周面には、前記スタンドパイプの軸方向に延びる螺旋状の第１溝が形成され、
更に、
前記挿入孔内において、前記スタンドパイプに対して前記スタンドパイプの軸方向の一端部側に位置し、前記第１溝に嵌入する第１嵌入体を外周面に有し、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第１回転部材と、
前記第１回転部材に連結されると共に、前記スタンドパイプの内側の空間部に位置し、前記スタンドパイプの軸方向に延びる前記第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が外周面に形成され、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第２回転部材と、
前記第２溝に嵌入する第２嵌入体を有し、前記スタンドパイプの内周面を該スタンドパイプの軸方向に摺動可能に前記スタンドパイプに支持される摺動部材とを備え、
前記仕切板は、前記摺動部材に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側に位置すると共に、前記摺動部材に連結されて、前記スタンドパイプの軸方向に摺動自在に支持されることを特徴とするリザーバ内蔵型アクチュエータ。
【請求項２】
前記スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を備え、
前記仕切板は、前記弾性部材を介して前記摺動部材と連結されていることを特徴とする請求項１に記載のリザーバ内蔵型アクチュエータ。
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダの内側の空間部に該シリンダの軸方向に沿って配設されるスタンドパイプと、
前記スタンドパイプの軸方向の一端部から、前記スタンドパイプが摺動可能に挿入される筒状の挿入孔を有するピストンと、
前記スタンドパイプの内側の空間部を前記スタンドパイプの軸方向に仕切る仕切板とを備え、
前記スタンドパイプの内側の空間部のうち、前記仕切板に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側の空間部がリザーバとして使用されるリザーバ内蔵型アクチュエータであって、
前記挿入孔を形成する前記ピストンの内周面には、前記スタンドパイプの軸方向に延びる螺旋状の第１溝が形成され、
更に、
前記挿入孔内において、前記スタンドパイプに対して前記スタンドパイプの軸方向の一端部側に位置し、前記第１溝に嵌入する第１嵌入体を外周面に有し、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第１回転部材と、
前記第１回転部材に連結されると共に、前記スタンドパイプの内側の空間部に位置し、前記スタンドパイプの軸方向に延びる前記第１溝と逆巻きの螺旋状の第２溝が外周面に形成され、前記スタンドパイプの軸周りに回転自在な第２回転部材と、
前記第２溝に嵌入する第２嵌入体を有し、前記スタンドパイプの内周面を該スタンドパイプの軸方向に摺動可能に前記スタンドパイプに支持される摺動部材とを備え、
前記仕切板は、前記摺動部材に対して前記スタンドパイプの軸方向の他端部側に位置すると共に、前記摺動部材に連結されて、前記スタンドパイプの軸方向に摺動自在に支持されることを特徴とするリザーバ内蔵型アクチュエータ。
【請求項２】
前記スタンドパイプの軸方向に弾性を有する弾性部材を備え、
前記仕切板は、前記弾性部材を介して前記摺動部材と連結されていることを特徴とする請求項１に記載のリザーバ内蔵型アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２８７９２（Ｐ２００９−２２８７９２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４９３５（Ｐ２００８−７４９３５）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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