作動流体供給装置及び電動アクチュエータ
【課題】本発明は、低電流で高圧力の作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び低電流で大きな力を発揮できる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【解決手段】電動アクチュエータ１は、作動流体供給装置１０と、可変容積型ポンプ１２によって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエータ２０と、を備える。作動流体供給装置１０は、可変速電動機１１と、可変速電動機１１に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、可変速電動機１１を所望の回転速度となるように制御する電動機制御部１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御部１４と、を備える。
【解決手段】電動アクチュエータ１は、作動流体供給装置１０と、可変容積型ポンプ１２によって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエータ２０と、を備える。作動流体供給装置１０は、可変速電動機１１と、可変速電動機１１に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、可変速電動機１１を所望の回転速度となるように制御する電動機制御部１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御部１４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び当該作動流体供給装置を用いた
電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体を供給可能な作動流体供給装置を用いた電動アクチュエータとして、特許文献１に記載のものが知られている。この電動アクチュエータは、電動機と、電動機の回転に応じて油を出力するポンプと、ポンプによって出力された油を入力されるシリンダと、シリンダの運動に応じて電動機の回転を制御する制御手段と、ポンプによって出力された油をシリンダに流通させるバックアップバルブとを備えている。そして、シリンダに入力される油の圧力が所定圧力以上の圧力になったとき、バックアップバルブが、ポンプによって出力された油の流通を防止する。この構成によると、バックアップバルブが、ポンプによって出力された油の流通を防止することによって、シリンダに加わった負荷に対向するので、ポンプがシリンダに油を供給する必要が無くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５４６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された電動アクチュエータにおいては、ポンプから高圧力の油を供給する場合は、高トルクを出力できるように電動機を駆動する必要がある。即ち、ポンプを駆動する電動機に大電流を通電させる必要がある。この場合、電動機や当該電動機の制御手段等の発熱量が大きくなってしまう。そして、この発熱により電動機等の温度上昇が生じると、電動アクチュエータの駆動制御に不具合が生じるなど、電動アクチュエータの信頼性を低下させてしまう虞がある。この問題を解決するには十分な放熱面積を必要とし、電動アクチュエータの体積及び重量が増加する傾向にある。また、電動機に大電流を通電させる必要があるため、電動アクチュエータの消費電力が大きくなり問題となる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、低電流で高圧力の作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び低電流で大きな力を発揮できる電動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及び効果】
【０００６】
本発明は、作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び当該作動流体供給装置を用いた電動アクチュエータに関する。そして、本発明に係る作動流体供給装置及び電動アクチュエータは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の作動流体供給装置及び電動アクチュエータは、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る作動流体供給装置における第１の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、設定された回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が減少するように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【０００８】
この構成によると、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第２の特徴は、第１の特徴を備える作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が比例的に減少するように前記可変容積型ポンプを制御することである。
【００１０】
この構成によると、吐出圧と吐出容積との関係が複雑にならず、可変積型ポンプの制御が容易になる。
【００１１】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第３の特徴は、第１又は第２の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、を備えていることである。
【００１２】
この構成によると、可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が減少するように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００１３】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第４の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【００１４】
この構成によると、第２吐出容積になるように可変容積型ポンプが制御されることで、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、第１吐出容積になるように可変容積型ポンプが制御されることで、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第５の特徴は、第４の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力よりも小さい場合は前記第１切換位置に保持され、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると前記第２切換位置に切り換わることである。
【００１６】
この構成によると、前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００１７】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第６の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【００１８】
この構成によると、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過する前は、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第７の特徴は、第６の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは前記第１切換位置に保持され、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると前記第２切換位置に切り換わることである。
【００２０】
この構成によると、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００２１】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第８の特徴は、第３の特徴又は第５の特徴又は第７の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプから前記作動部材に作用する作動流体の圧力を調整する圧力調整部を備えることである。
【００２２】
この構成によると、作動部材に作用する圧力を調整することができる。これにより、前記可変容積型ポンプの吐出容積を制御するポンプ制御部における、前記作動部材及び前記弾性部材の設計の自由度を高めることができる。
【００２３】
また、本発明に係る電動アクチュエータにおける第１の特徴は、前記第１〜第８の特徴の組合せ或いはいずれかの特徴を有する作動流体供給装置と、前記可変容積型ポンプによって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエータと、を備えることである。
【００２４】
この構成によると、作動流体供給装置により、低電流で高圧力の作動流体をアクチュエータに供給することができるため、低電流で大きな力を発揮することができる。更に、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができるので、低電流で、大流量の作動流体をアクチュエータに供給して当該アクチュエータを駆動させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る電動アクチュエータにおける第２の特徴は、第１の特徴を有する電動アクチュエータにおいて、航空機の翼の舵面を駆動するために用いることである。
【００２６】
航空機の飛行中においては、航空機の翼に設けられる舵面には、空気抵抗による高負荷が作用する（以下、飛行中に舵面に高負荷が作用し、アクチュエータが負荷に対抗して位置を保持した状態をストール状態と称する。）。そのため、ストール状態においては、舵面を駆動するアクチュエータは、空気抵抗による負荷に抗して大きな力を発生することが要求される。一方、例えば、離陸前の待機状態等、舵面に作用する負荷が小さい状態においては、より大きな作動速度で舵面の位置調整を行うことが望まれる。
この点、本構成によれば、低電流で、高圧力の作動流体をアクチュエータに供給可能であるため、ストール状態における消費電力を低減できるとともに、可変速電動機の発熱を抑えることが可能である。更に、舵面に作用する負荷が小さい状態においては、作動速度を大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータを備えた航空機を示す図である。
【図３】図１に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図４】図１に示す電動アクチュエータにおける、アクチュエータの軸力と作動速度との関係、及び、軸力とモータ電流との関係を示す模式図である。
【図５】変形例における可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図８】図７に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図１０】図９に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
図１において、電動アクチュエータとしてのＥＨＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｏｒｏｓｔａｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ）１は、本発明の実施形態に係る油圧供給装置１０（作動流体供給装置）と、当該油圧供給装置１０から供給される油の圧力により駆動される油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２０と、を備えている。
【００３０】
油圧供給装置１０は、サーボモータ１１（可変速電動機）と、サーボモータ１１の回転に応じて油（作動流体）を２経路（油路４１ａ及び油路４２ａ）に出力可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３（電動機制御部）と、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を制御するポンプ制御装置１４（ポンプ制御部）と、を備えている。
【００３１】
尚、可変容積型ポンプ１２として、例えば、斜板式アキシアルピストンポンプを用いることができ、この場合、サーボモータ１１の駆動軸は可変容積型ポンプ１２のシリンダブロックに連結される。
【００３２】
また、可変容積型ポンプ１２から排出されたドレン油がサーボモータ１１の駆動機構内を通過してアキュムレータ３０が連結された油路４０に排出されるように構成できる。これにより、可変容積型ポンプ１２のドレン油を排出するとともに、サーボモータ１１の冷却、潤滑等を行うことができる。
【００３３】
油圧シリンダ２０は、可変容積型ポンプ１２によって出力された油を入力されるシリンダである。当該油圧シリンダ２０は、シリンダ本体２１と、シリンダ本体２１内に配置されたピストン２２と、ピストン２２に一体的に係合されたロッド２３とを備えている。そして、シリンダ本体２１及びピストン２２によって、油路４１ｂを介して油を供給される油供給室２０ａと、油路４２ｂを介して油を供給される油供給室２０ｂとを形成している。
【００３４】
可変容積型ポンプ１２と油圧シリンダ２０との間には切替弁５０が設けられている。切替弁５０は、例えば電磁弁やパイロット圧作動型のモード弁等で構成することで、第１切換位置５０Ａと第２切換位置５０Ｂとに切換可能である。第１切換位置５０Ａは、油路４１ａと油路４１ｂとを接続するとともに、油路４２ａと油路４２ｂとを接続する切換位置である。第２切換位置５０Ｂは、油路４１ａと油路４１ｂとの間を遮断するとともに、油路４２ａと油路４２ｂとの間を遮断し、油路４１ｂと油路４２ｂとを絞り通路を介して連通する切換位置である。切替弁５０は、例えば電磁弁を使用する場合、外部の制御装置（図示せず）から通電可能に構成されており、通電状態においては第１切換位置５０Ａに切り換わり、非通電状態においては第２切換位置５０Ｂに切り換わる。
【００３５】
サーボモータ１１には、当該サーボモータ１１の回転位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられ、回転速度を演算可能である。当該センサとしては、例えば、レゾルバやホール効果素子、パルスジェネレータ等が用いられる。
【００３６】
モータ制御装置１３には、サーボモータ１１の回転速度を設定するための速度指令生成部（図示せず）が設けられている。そして、モータ制御装置１３は、当該速度指令信号と、サーボモータ１１に設けられたセンサの位置信号から得られる速度情報と、に基づいてサーボモータ１１に所定の電流を供給して、サーボモータ１１の回転速度が所望の回転速度となるようにフィードバック制御する。
【００３７】
また、モータ制御装置１３は、ロッド２３の位置を検出する手段（例えば油圧シリンダ２０とロッド２３にリニア型作動変圧器を配置し、モータ制御装置１３に前記リニア型差動変圧器の励磁部や整流処理部を設ける等）を備えていて、当該位置情報に基きサーボモータ１１の速度指令を生成し、さらに速度指令と速度フィードバックの差に応じた電流をサーボモータ１１に出力することによって、油圧シリンダ２０の運動に応じてサーボモータ１１の回転を制御することができる。
【００３８】
ポンプ制御装置１４は、傾斜角調整シリンダ１７と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路１８と、当該油路１８に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、を有する。油路１８は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して傾斜角調整シリンダ１７に連通する油路１８ｃと、を有する。
【００３９】
逆止弁１８１は、油路１８ａに設けられ、油路４１ａから傾斜角調整シリンダ１７への油の流れを許容し、傾斜角調整シリンダ１７から油路４１ａへの油の流れを遮断する。また、逆止弁１８２は、油路１８ｂに設けられ、油路４２ａから傾斜角調整シリンダ１７への油の流れを許容し、傾斜角調整シリンダ１７から油路４２ａへの油の流れを遮断する。
【００４０】
傾斜角調整シリンダ１７は、シリンダ本体７１と、シリンダ本体７１内に配置されたピストン７２（作動部材）と、ピストン７２に一体的に係合されたロッド７３（作動部材）と、ピストン７２を付勢するバネ７４（弾性部材）と、を備えている。そして、シリンダ本体７１及びピストン７２によって、油路１８ｃを介して油を供給される第１油供給室１７ａと、油路４３に油を排出可能な第２油供給室１７ｂとを形成している。尚、ピストン７２には、第１油供給室１７ａと第２油供給室１７ｂとを連通する絞り通路７２ａが形成されている。
【００４１】
ロッド７３は、シリンダ本体７１内におけるピストン７２の往復移動に伴ってシリンダ本体７１から進退可能である。ロッド７３は、可変容積型ポンプ１２の斜板に接続されている。そして、ロッド７３がシリンダ本体７１から進出する方向（以下、進出方向と称する）に移動すると、斜板の傾斜角が小さくなり、ロッド７３がシリンダ本体７１内に退避する方向（以下、退避方向と称する）に移動すると斜板の傾斜角が大きくなるように構成されている。即ち、ロッド７３が進出方向に移動すると、サーボモータ１１により可変容積型ポンプ１２が１回転されたときに吐出する油の容積（容量）である吐出容積（以下、単に吐出容積と称する）が減少し、ロッド７３が退避方向に移動すると吐出容積が増加するように構成されている。
【００４２】
バネ７４は、第２油供給室１７ｂに配置され、第１油供給室１７ａを狭める方向（退避方向）にピストン７２を付勢する。第１油供給室１７ａに油圧が発生していない場合においては、ピストン７２は、退避方向に向かってバネ７４に付勢された状態で、シリンダ本体７１の内側端面に当接することで退避方向への移動が拘束されている。また、進出方向に所定量移動した位置において、例えば、シリンダ本体７１の内周壁に形成された凸状の座部にピストン７２が当接することで、当該ピストン７２の進出方向への移動が拘束されるように構成されている。
【００４３】
また、ＥＨＡ１は、油路４１ａ、油路４２ａ、油路４１ｂ、及び、油路４２ｂを流通する油の流量が不足した場合に、油路３１を介して油を供給するアキュムレータ３０を備えている。アキュムレータ３０とサーボモータ１１とは油路４０で連通されている。また、当該油路４０から傾斜角調整シリンダ１７の第２油供給室１７ｂに油路４３が連通している。
【００４４】
また、ＥＨＡ１は、油路４１ａ、油路４２ａ、油路４１ｂ、及び、油路４２ｂからアキュムレータ３０に油が流入することをそれぞれ防止する逆止弁１８３、逆止弁１８４、逆止弁１８５、及び、逆止弁１８６を備えている。また、ＥＨＡ１は、それぞれ油路４１ａ及び油路４２ａを流通する油の圧力が設定圧力以上になることを防止するリリーフ弁３２を備えている。
【００４５】
また、アキュムレータ３０に蓄えられる油の量が少なくなった場合は、油供給路６０につながる油供給源から油を供給できるように構成されている。具体的には、アキュムレータ３０に連通する油路３１には、油供給路６０が接続されている。油供給路６０には、フィルタ６１と、逆止弁６２と、電磁弁６３とが設けられている。そして、電磁弁６３を通電することで、油供給源とアキュムレータ３０に連通する油路３１とを連通させることができる。アキュムレータ３０から油供給源への油の流れは逆止弁６２により遮断される。また、油供給路６０は、当該油供給路６０を流通する油の圧力が設定圧力以上になると、タンク６４に当該油を排出するリリーフ弁６５を備えている。
【００４６】
また、ＥＨＡ１のロッド２３には、回転支点２４を介してアーム２５が接続されており、アーム２５は、回転支点２６を介して、図２に示すような航空機１００の舵面１１０（例えばエルロン、フラッペロン、スポイラ、エレベータ、ラダー等の飛行制御舵面）に接続されている。舵面１１０は、ＥＨＡ１によって揺動可能に構成されている。尚、舵面１１０には、ＥＨＡ１の他に、当該ＥＨＡ１の故障等の場合に操作に用いる別のアクチュエータ等が接続される。
【００４７】
図２において、航空機１００は、矢印Ｚの方向に飛行し、舵面１１０は、図１の矢印Ｙ１又はＹ２の方向に空気抵抗による負荷を受けるようになっている。ここで、ロッド２３（図１参照）は、舵面１１０が矢印Ｙ１の方向に空気抵抗による負荷を受けるとき、図１に示す矢印Ｘ１の方向に負荷を受けるようになっている。また、ロッド２３（図１参照）は、舵面１１０が矢印Ｙ２の方向に空気抵抗による負荷を受けるとき、図１に示す矢印Ｘ２の方向に負荷を受けるようになっている。
【００４８】
次に、第１実施形態に係るＥＨＡ１の作用について説明する。
油圧シリンダ２０のロッド２３に、図１における矢印Ｘ２の方向に向かう軸力（即ち、図２における矢印Ｙ１の方向に作用する空気抵抗に対向する軸力）を発生させるためには、サーボモータ１１により可変容積型ポンプ１２を駆動して油路４２ａ側に油を吐出させる。そして、切替弁５０を第１切換位置５０Ａに切り換える。これにより、油路４２ａ及び油路４２ｂを介して油供給室２０ｂに油が供給され、矢印Ｘ２の方向に向かう軸力をロッド２３に発生させることができる。尚、このとき油供給室２０ａの油は、油路４１ｂ及び油路４１ａを介して可変容積型ポンプ１２に供給される。
【００４９】
また、可変容積型ポンプ１２を駆動して油路４１ａ側に油を吐出させることで、油圧シリンダ２０のロッド２３に図１における矢印Ｘ１の方向に向かう軸力を発生させることができる。
【００５０】
第１実施形態に係るＥＨＡ１においては、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力（以下、吐出圧と称する）は、油路１８（油路１８ａ、油路１８ｂ、油路１８ｃ）を介してピストン７２に作用する。吐出圧が所定の圧力Ｐ１を超えると、ピストン７２は、バネ７４の付勢力に抗して、第２油供給室１７ｂを狭める方向（進出方向）に移動する。そして、吐出圧が大きくなるほど、ピストン７２の進出方向への移動量が増加していく。尚、所定の圧力Ｐ１はバネ７４の付勢力に対応して定まる。
【００５１】
つまり、図３に可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係を示すように、吐出圧が所定の圧力Ｐ１に達するまでは、吐出容積はＤｍａｘで一定である。そして、吐出圧が所定の圧力Ｐ１を超えると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積は、吐出圧の増加に伴って比例的に減少する。
【００５２】
また、ＥＨＡ１においては、吐出圧が所定の圧力Ｐｍａｘを超えるとリリーフ弁３２が開くように構成されている。そのため、吐出圧が所定の圧力Ｐｍａｘを超えることはない。尚、図３において、吐出圧が圧力Ｐｍａｘのときの、吐出容積Ｄ１は、Ｄｍａｘの約２０％の容積になるように図示しているが、ＥＨＡ１に求められる性能に応じてＤ１をＤｍａｘの５％〜７０％の間に設定すれば十分な効果を得ることができる。
【００５３】
また、吐出圧が所定の圧力Ｐ１よりも大きい状態において、吐出圧が減少した場合は、ピストン７２が、退避方向に移動するとともに、ピストン７２に形成された絞り通路７２ａを通って第１油供給室１７ａから第２油供給室１７ｂに油が移動する。
【００５４】
図４は、第１実施形態に係るＥＨＡ１における、アクチュエータの軸力（ロッド２３により伝達される軸方向の力）とアクチュエータの作動速度（油圧シリンダ２０におけるロッド２３の移動速度）との関係、及び、アクチュエータの軸力とモータ電流（サーボモータ１１に流れる電流）との関係を示す模式図である。また、比較例として、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を一定に保った場合の上記関係についても併せて示す。
【００５５】
図４に示すように、サーボモータ１１の回転速度が、例えば所定の回転速度（例えば、最大の回転速度）となるように制御される場合において、アクチュエータの軸力がＦ１よりも大きくなると、アクチュエータの作動速度は比例的に減少する。即ち、舵面１１０に対して作用する空気抵抗が大きいほどアクチュエータの作動速度は小さくなる。尚、軸力Ｆ１は、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ１のときのアクチュエータの軸力である。
【００５６】
このとき、モータ電流は、アクチュエータの軸力の増加に従って、最大値Ｉｍａｘまで増加した後、減少していく。ここで、可変容積型ポンプ１２の駆動に要するトルクは、アクチュエータの軸力（即ち吐出圧）と吐出容積の積に比例する。即ち、例えば、吐出容積が一定であれば、アクチュエータの軸力の増加に従って、当該トルクは大きくなる。また、アクチュエータの軸力が一定であれば、吐出容積が大きいほど、当該トルクは大きくなる。
【００５７】
第１実施形態のＥＨＡ１は、アクチュエータの軸力の増加（即ち、吐出圧の増加）に従って、吐出容積が減少するように構成されている。そのため、アクチュエータの軸力の増加による当該トルクの増加分の少なくとも一部が、吐出容積の減少による当該トルクの減少分により相殺される。これにより、アクチュエータの軸力が、所定の軸力Ｆ２に達するまでのモータ電流の増加割合を小さくすることができる。
【００５８】
また、アクチュエータの軸力が当該所定の軸力Ｆ２よりも大きくなると、アクチュエータの軸力の増加による当該トルクの増加分よりも、吐出容積の減少による当該トルクの減少分が大きくなる。そのため、アクチュエータの軸力の増加に従って、可変容積型ポンプ１２の駆動に要するトルクが減少し、モータ電流も当該トルクの変動に追従して減少する。
【００５９】
一方、吐出容積を一定に保った場合（比較例）においては、アクチュエータの軸力が大きくなっても、アクチュエータの作動速度は一定に保たれる。このとき、モータ電流はアクチュエータの軸力が大きくなるにつれ比例的に増加していく。アクチュエータの軸力に比例してサーボモータ１１で出力すべきトルクが増加し、モータ電流は当該トルクに比例して増加するからである。
【００６０】
本実施形態の一例として、アクチュエータが所定の最大軸力Ｆｍａｘを発揮するとき（即ち、吐出圧がＰｍａｘのとき）の、可変容積型ポンプ１２の吐出容積Ｄ１は、アクチュエータの軸力が０のときの第１吐出容積Ｄｍａｘの約２０％となるように構成したものを記述している。この場合、モータ電流の最大値Ｉｍａｘは、吐出容積を一定とした場合（比較例）のモータ電流の最大値Ｉｍａｘ’の半分以下まで低減することが可能である。尚、アクチュエータが所定の最大軸力Ｆｍａｘを発揮している状態での比較によれば、更に低減されていることになる。Ｄ１の設定はアクチュエータに求められる性能に応じて変更され、例えばＤ１がＤｍａｘの５％〜７０％の間に設定することで効果を得る事ができ、Ｄ１がＤｍａｘに対して小さいほど効果が大きくなる。
【００６１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る油圧供給装置１０は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置１４と、を備える。
【００６２】
この構成によると、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【００６３】
また、油圧供給装置１０において、ポンプ制御装置１４は、吐出圧が所定の圧力Ｐ１以上、所定の圧力Ｐｍａｘ以下のときは、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御する。
【００６４】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係が複雑にならず、可変容積型ポンプ１２の制御が容易になる。
【００６５】
また、油圧供給装置１０において、ポンプ制御装置１４は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増減させるロッド７３及びピストン７２と、ピストン７２に作用する油の圧力に抗してピストン７２を付勢するバネ７４と、を備える。
【００６６】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置１４を簡易な構成で実現できる。
【００６７】
また、第１実施形態に係るＥＨＡ１は、油圧供給装置１０と、可変容積型ポンプ１２によって出力された作動流体が入力されて作動する油圧シリンダ２０と、を備える。
【００６８】
この構成によると、油圧供給装置１０により、低電流で高圧力の油を油圧シリンダ２０に供給することができるため、低電流で大きな軸力を発揮することができる。更に、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができるので、低電流で、大流量の油を油圧シリンダ２０に供給してロッド２３を高速駆動させることができる。このように、サーボモータ１１に流す電流を抑えることができ、当該サーボモータ１１の発熱を抑えることができるので、ＥＨＡ１全体を小型化、軽量化することができる。更に、モータ制御装置１３の負荷を下げ、信頼性を向上できる。
【００６９】
また、ＥＨＡ１は、航空機の翼（主翼、垂直尾翼、水平尾翼等）に設けられる、飛行制御用舵面１１０を駆動するために用いられている。
【００７０】
航空機の飛行中においては、航空機の翼に設けられる舵面１１０には、空気抵抗による高負荷が作用し続けることになる。そのため、ストール状態においては、舵面１１０を駆動する油圧シリンダ２０は、空気抵抗による負荷に抗して大きな力を発生することが要求される。一方、例えば、離陸前の待機状態等、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては、より大きな作動速度で舵面１１０の位置調整を行うことが望まれる。この点、ＥＨＡ１では、低電流で、高圧力の油を油圧シリンダ２０に供給可能であるため、ストール状態における消費電力を低減できるとともに、サーボモータ１１の発熱を抑えることが可能である。更に、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては、舵面１１０を駆動する速度を大きくすることが可能である。
【００７１】
上述のように、航空機においては、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては当該舵面１１０を高速で作動でき、且つ、大きい負荷が作用した場合でも当該負荷に抗して舵面１１０を作動できるように構成することを要求される。そして、舵面１１０に作用する負荷と、要求される舵面１１０の作動速度と、の関係は、当該負荷の増加に伴って、略比例的に当該作動速度が低下する関係にある。
【００７２】
この点、第１実施形態に係る舵面１１０を駆動するＥＨＡ１において、ポンプ制御装置１４は、吐出圧が所定の圧力Ｐ１以上、所定の圧力Ｐｍａｘ以下のときは、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、上述の、舵面１１０に作用する負荷と、要求される舵面１１０の作動速度と、の関係を満たすように、比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御する。そのため、ＥＨＡ１は、上記舵面１１０の制御に特に適している。
【００７３】
尚、油圧供給装置１０においては、吐出圧が所定の圧力Ｐ１に達するまで吐出容積が一定になるように、可変容積型ポンプ１２が制御されているが、この場合に限定されない。例えば、図５に示すように、吐出圧が発生したら吐出容積が減少するように構成してもよい。また、図５に示すように、リリーフ弁３２が開かれる所定の圧力Ｐｍａｘにおいて、吐出容積が０になるように構成してもよい。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＨＡ２について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るＥＨＡ２を示す図である。第２実施形態に係るＥＨＡ２（電動アクチュエータ）は、第１実施形態におけるＥＨＡ１と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第１実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００７５】
ＥＨＡ２におけるポンプ制御装置２００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ１７との間にスプール弁２２０（圧力調整部）を備えている。
即ち、第２実施形態のポンプ制御装置２００は、傾斜角調整シリンダ１７と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路２３０と、当該油路２３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、スプール弁２２０と、を有する。油路２３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流してスプール弁２２０に連通する油路２３０ａと、スプール弁２２０と傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路２３０ｂと、スプール弁２２０と油路４３とを連通する油路２３０ｃと、を有する。尚、油路２３０ａは、スプール弁２２０を第２切換位置２２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に連通する。また、スプール弁２２０を第１切換位置２２０Ａに切り換える方向にバネの付勢力が作用している。
【００７６】
スプール弁２２０は、油路２３０ａの油圧が所定の圧力Ｐ２よりも小さい場合は、油路２３０ｂと、油路４３に接続する油路２３０ｃと、を連通し、油路２３０ａを遮断する第１切換位置２２０Ａに切り換わり、油路２３０ａの油圧が所定の圧力Ｐ２以上である場合は、油路２３０ａと、傾斜角調整シリンダ１７の第１油供給室１７ａに連通する油路２３０ｂと、を連通し、油路２３０ｃを遮断する第２切換位置２２０Ｂに切り換わる。当該スプール弁２２０は、スプール位置の切換時において、一時的に、油路２３０ａと油路２３０ｂと油路２３０ｃとがつながるように構成されている。
【００７７】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧は、油路２３０ａを介してスプール弁２２０に作用する。油路２３０ａの圧力（吐出圧）が所定の圧力Ｐ２よりも小さければ、スプール弁２２０は、第１切換位置２２０Ａで保持される。この場合、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２は、定位置に保持される。
一方、吐出圧が増加して、油路２３０ａの圧力が所定の圧力Ｐ２に達すると、スプール弁２２０は、第２切換位置２２０Ｂに切り換わる。このとき、一時的に、油路２３０ａと油路２３０ｂと油路２３０ｃとがつながるため、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２に作用する圧力が急激に増加することを防ぐことができる。その後、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。
【００７８】
また、吐出圧がＰ２以上の状態から、Ｐ２よりも小さい圧力に減少した場合は、スプール弁２２０は第２切換位置２２０Ｂから第１切換位置２２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室１７ａから油路２３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００７９】
以上説明したように、第２実施形態に係るＥＨＡ２は、可変容積型ポンプ１２とピストン７２との間にスプール弁２２０を備えることにより、ピストン７２に作用する圧力を調整することができる。本実施形態においては、可変容積型ポンプ１２からピストン７２に作用する圧力を減圧することができるため、ピストン７２に作用する圧力が急激に増加することを防ぐことができる。これにより、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が不安定になることを抑制することができる。また、スプール弁２２０で圧力を調整することで、傾斜角調整シリンダ１７の設計の自由度を高めることができる。
【００８０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るＥＨＡ３について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係るＥＨＡ３を示す図である。図８は、図７に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
第３実施形態に係るＥＨＡ３（電動アクチュエータ）は、第２実施形態におけるＥＨＡ２と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第２実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００８１】
ＥＨＡ３におけるポンプ制御装置３００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ３７０との間に切換弁３２０を備えている。
即ち、第３実施形態のポンプ制御装置３００は、傾斜角調整シリンダ３７０と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路３３０と、当該油路３３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、切換弁３２０と、を有する。油路３３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して切換弁３２０に連通する油路３３０ａと、切換弁３２０と傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路３３０ｂと、切換弁３２０と油路４３とを連通する油路３３０ｃと、を有する。尚、油路３３０ａは、切換弁３２０を第２切換位置３２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に連通する。また、油路３３０ｂは、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換えるためのパイロット室に連通する。
【００８２】
切換弁３２０は、油路３３０ａの油圧から、傾斜角調整シリンダ３７０の第１油供給室３７０ａに連通する油路３３０ｂの油圧を差し引いた圧力差ΔＰが、所定の圧力差ΔＰ３よりも小さい場合は、油路３３０ｂと油路４３に接続する油路３３０ｃとを連通し、油路３３０ａを遮断する第１切換位置３２０Ａに切り換わり、前記圧力差ΔＰが、前記所定の圧力差ΔＰ３以上の場合は、絞り通路を介して油路３３０ａと油路３３０ｂとを連通し、油路３３０ｃを遮断する第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。尚、所定の圧力差ΔＰ３は、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに保持するように付勢するバネの付勢力に応じて定まる。
【００８３】
また、傾斜角調整シリンダ３７０は、シリンダ本体３７１と、シリンダ本体３７１内に配置されたピストン３７２（作動部材）と、ピストン３７２に一体的に係合されたロッド３７３（作動部材）と、ピストン３７２を付勢するバネ３７４（弾性部材）と、を備えている。そして、シリンダ本体３７１及びピストン３７２によって、油路３３０ｂを介して油を供給される第１油供給室３７０ａと、油路４３に油を排出可能な第２油供給室３７０ｂとを形成している。
【００８４】
傾斜角調整シリンダ３７０におけるバネ３７４は、第１油供給室３７０ａに油圧が発生していない状態においてピストン３７２を退避方向に移動させることができる程度の力で当該ピストン３７２を付勢するバネである。そして、第１油供給室３７０ａに油圧が伝わると、ピストン３７２が進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動するように構成されている。尚、ピストン３７２が進出方向の最端の位置まで移動した状態において、可変容積型ポンプ１２の第２吐出容積Ｄ３が、ピストン３７２が移動する前の状態の第１吐出容積Ｄｍａｘの約５０％になるように構成されている。尚、当該第２吐出容積Ｄ３を第１吐出容積Ｄｍａｘの約５０％にする場合に限らず、少なくとも所定量の油を吐出可能な吐出容積に変更して実施してもよい。
【００８５】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧は、油路３３０ａを介して切換弁３２０に作用する。可変容積型ポンプ１２が駆動されていない状態においては、吐出圧は切換弁３２０に作用しないため、切換弁３２０は、第１切換位置３２０Ａで保持されている。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、定位置に保持される。そのため、図８に示すように、可変容積型ポンプ１２からの吐出圧が、所定の圧力Ｐ３に達するまでは、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤｍａｘで一定となる。尚、所定の圧力Ｐ３とは、圧力差ΔＰが所定の圧力差ΔＰ３となるような圧力である。
一方、吐出圧が所定の圧力Ｐ３まで増加して、圧力差ΔＰが、所定の圧力差ΔＰ３に達した場合は、絞り通路を介して油路３３０ａと、油路３３０ｂと、を連通する第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。そのため、図８に示すように、吐出圧が、Ｐ３以上である場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤ３で一定となる。
【００８６】
また、圧力差ΔＰが所定の圧力差ΔＰ３以上の状態から、ΔＰ３よりも小さい圧力差に減少した場合は、切換弁３２０は第１切換位置３２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室３７０ａから油路３３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン３７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン３７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００８７】
以上説明したように、第３実施形態に係るＥＨＡ３は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が前記所定の圧力Ｐ３に達すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、前記第１吐出容積Ｄｍａｘの半分の第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置３００と、を備える。
【００８８】
この構成によると、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２が制御されることで、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２が制御されることで、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【００８９】
また、ＥＨＡ３において、ポンプ制御装置３００は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増加させるピストン３７２及びロッド３７３と、ピストン３７２に作用する油の圧力に抗してピストン３７２を付勢するバネ３７４と、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２との間に設けられ、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する流路を遮断する第１切換位置３２０Ａと、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する第２切換位置３２０Ｂと、に切り換え可能な切換弁３２０と、を備える。切換弁３２０は、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は第１切換位置３２０Ａに保持され、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３に達すると第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。
【００９０】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３に達すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置２００を簡易な構成で実現できる。
【００９１】
尚、第３実施形態においては、油路３３０ｂが、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換えるためのパイロット室に連通しているが、この場合に限らず、当該パイロット室を有さない構成としてもよい。この場合は、切換弁３２０を第２切換位置３２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に油路３３０ａから作用する圧力と、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換える方向に作用するバネの付勢力と、に基づいて、切換弁３２０が切り換わる。
【００９２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るＥＨＡ４について説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るＥＨＡ４を示す図である。また、図１０は、図９に示す可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。第４実施形態に係るＥＨＡ４（電動アクチュエータ）は、第３実施形態におけるＥＨＡ３と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第３実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００９３】
ＥＨＡ４におけるポンプ制御装置４００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ３７０との間に設けられた電磁切換弁４２０と、当該電磁切換弁４２０を通電して切り換えることができる弁切換装置４２１と、を備えている。（弁切換装置４２１は必要に応じ電動機制御装置１３に内蔵することもできる。）
即ち、第４実施形態のポンプ制御装置４００は、傾斜角調整シリンダ３７０と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路４３０と、当該油路４３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、電磁切換弁４２０と、弁切換装置４２１と、を有する。油路４３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して電磁切換弁４２０に連通する油路４３０ａと、電磁切換弁４２０と傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路４３０ｂと、電磁切換弁４２０と油路４３とを連通する油路４３０ｃと、を有する。
【００９４】
電磁切換弁４２０は、非通電状態においては、油路４３０ｂと油路４３０ｃとを連通し、油路４３０ａを遮断する第１切換位置４２０Ａに保持され、弁切換装置４２１から通電されることで、絞り通路を介して油路４３０ａと油路４３０ｂとを連通し、油路４３０ｃを遮断する第２切換位置４２０Ｂに切り換わる。
【００９５】
弁切換装置４２１は、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、電磁切換弁４２０を通電するように構成されている。
【００９６】
これにより、電磁切換弁４２０は、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは第１切換位置４２０Ａに保持される。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、定位置に保持される。そのため、図１０に示すように、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤｍａｘで一定となる。サーボモータ１１の回転開始から所定時間が経過すると第２切換位置４２０Ｂに切り換わる。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。そのため、図１０に示すように、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤ３で一定となる。
【００９７】
また、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後、サーボモータ１１の回転を再度変化させた場合は、電磁切換弁４２０は第１切換位置４２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室３７０ａから油路４３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン３７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン３７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００９８】
以上説明したように、第４実施形態に係るＥＨＡ４は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、サーボモータ１１の回転開始から所定時間が経過すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置４００と、を備える。
【００９９】
この構成によると、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過する前は、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【０１００】
また、ＥＨＡ４において、ポンプ制御装置４００は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増減させるピストン３７２及びロッド３７３と、ピストン３７２に作用する油の圧力に抗してピストン３７２を付勢するバネ３７４と、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２との間に設けられ、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する流路を遮断する第１切換位置４２０Ａと、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する第２切換位置４２０Ｂと、に切り換え可能な電磁切換弁４２０と、を備える。電磁切換弁４２０は、弁切換装置４２１により、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは第１切換位置４２０Ａに保持され、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると第２切換位置４２０Ｂに切り換えられる。
【０１０１】
この構成によると、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置４００を簡易な構成で実現できる。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【０１０３】
（１）可変容積型ポンプとして、シリンダブロックを回転する斜板式アキシアルピストンポンプを用いる場合に限らず、斜板を回転させる回転斜板式のピストンポンプ、駆動軸の傾斜によってピストンの往復運動を生じさせる斜軸式のピストンポンプ、その他の可変容積型ポンプを用いることができる。また、斜板式のポンプにおいては、シュー（スリッパ）を用いずに、斜板にベアリングを埋め込み、ピストン頭部接触面の回転を許す構造を用いることもできる。
【０１０４】
（２）第３実施形態及び第４実施形態のように、吐出容積を２段階とする場合に限らず、複数段階に変化させてもよい。
【０１０５】
（３）ポンプ制御部は、可変容積型ポンプから吐出される油の圧力により作動する傾斜角調整シリンダ１７等を用いる場合に限らない。例えば、可変容積型ポンプの吐出圧を測定する油圧測定装置からの測定結果に基づいて、可変容積型ポンプの吐出容積を変化させる構成であってもよい。
【０１０６】
（４）傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２にダンパーを設けることで、急激なピストン７２の移動を抑制することができ、安全性を高めることができる。
【０１０７】
（５）可変速電動機は、表面磁石型、或いは埋め込み磁石型のブラシレスモータや、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスモータ、ブラシ付きモータ等、様々なモータを使用することができる。また、可変速電動機を制御するための電動機制御部は、可変速電動機と一体に構成してもよいし、別置きとしてもよい。
【０１０８】
（６）本発明の電動アクチュエータは、航空機の翼の舵面を駆動するために用いる場合に限らず、他の用途にも適用することができる。また、本発明の作動流体供給装置は、作動流体が入力されて作動するアクチュエータに用いる場合に限らず、他の用途に適用することもできる。
【０１０９】
（７）作動流体として油を用いる構成に限らず、例えば、作動流体として空気を用いた圧縮空気供給装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１ ＥＨＡ（電動アクチュエータ）
１０ 油圧供給装置（作動流体供給装置）
１１ サーボモータ（可変速電動機）
１２ 可変容積型ポンプ
１３ モータ制御装置（電動機制御部）
１４ ポンプ制御装置（ポンプ制御部）
１７ 傾斜角調整シリンダ
７１ シリンダ本体
７２ ピストン（作動部材）
７３ ロッド（作動部材）
７４ バネ（弾性部材）
１００ 航空機
１１０ 舵面
２２０ スプール弁（圧力調整部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び当該作動流体供給装置を用いた
電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体を供給可能な作動流体供給装置を用いた電動アクチュエータとして、特許文献１に記載のものが知られている。この電動アクチュエータは、電動機と、電動機の回転に応じて油を出力するポンプと、ポンプによって出力された油を入力されるシリンダと、シリンダの運動に応じて電動機の回転を制御する制御手段と、ポンプによって出力された油をシリンダに流通させるバックアップバルブとを備えている。そして、シリンダに入力される油の圧力が所定圧力以上の圧力になったとき、バックアップバルブが、ポンプによって出力された油の流通を防止する。この構成によると、バックアップバルブが、ポンプによって出力された油の流通を防止することによって、シリンダに加わった負荷に対向するので、ポンプがシリンダに油を供給する必要が無くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５４６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された電動アクチュエータにおいては、ポンプから高圧力の油を供給する場合は、高トルクを出力できるように電動機を駆動する必要がある。即ち、ポンプを駆動する電動機に大電流を通電させる必要がある。この場合、電動機や当該電動機の制御手段等の発熱量が大きくなってしまう。そして、この発熱により電動機等の温度上昇が生じると、電動アクチュエータの駆動制御に不具合が生じるなど、電動アクチュエータの信頼性を低下させてしまう虞がある。この問題を解決するには十分な放熱面積を必要とし、電動アクチュエータの体積及び重量が増加する傾向にある。また、電動機に大電流を通電させる必要があるため、電動アクチュエータの消費電力が大きくなり問題となる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、低電流で高圧力の作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び低電流で大きな力を発揮できる電動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及び効果】
【０００６】
本発明は、作動流体を供給可能な作動流体供給装置及び当該作動流体供給装置を用いた電動アクチュエータに関する。そして、本発明に係る作動流体供給装置及び電動アクチュエータは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の作動流体供給装置及び電動アクチュエータは、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る作動流体供給装置における第１の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、設定された回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が減少するように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【０００８】
この構成によると、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第２の特徴は、第１の特徴を備える作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が比例的に減少するように前記可変容積型ポンプを制御することである。
【００１０】
この構成によると、吐出圧と吐出容積との関係が複雑にならず、可変積型ポンプの制御が容易になる。
【００１１】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第３の特徴は、第１又は第２の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、を備えていることである。
【００１２】
この構成によると、可変容積型ポンプの吐出圧の増加に伴って、前記可変容積型ポンプの吐出容積が減少するように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００１３】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第４の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【００１４】
この構成によると、第２吐出容積になるように可変容積型ポンプが制御されることで、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、第１吐出容積になるように可変容積型ポンプが制御されることで、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第５の特徴は、第４の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力よりも小さい場合は前記第１切換位置に保持され、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると前記第２切換位置に切り換わることである。
【００１６】
この構成によると、前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００１７】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第６の特徴は、可変速電動機と、前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、を備えることである。
【００１８】
この構成によると、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプの吐出圧を高めることができる。更に、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過する前は、可変速電動機の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第７の特徴は、第６の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは前記第１切換位置に保持され、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると前記第２切換位置に切り換わることである。
【００２０】
この構成によると、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部を簡易な構成で実現できる。
【００２１】
また、本発明に係る作動流体供給装置における第８の特徴は、第３の特徴又は第５の特徴又は第７の特徴を有する作動流体供給装置において、前記ポンプ制御部は、前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプから前記作動部材に作用する作動流体の圧力を調整する圧力調整部を備えることである。
【００２２】
この構成によると、作動部材に作用する圧力を調整することができる。これにより、前記可変容積型ポンプの吐出容積を制御するポンプ制御部における、前記作動部材及び前記弾性部材の設計の自由度を高めることができる。
【００２３】
また、本発明に係る電動アクチュエータにおける第１の特徴は、前記第１〜第８の特徴の組合せ或いはいずれかの特徴を有する作動流体供給装置と、前記可変容積型ポンプによって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエータと、を備えることである。
【００２４】
この構成によると、作動流体供給装置により、低電流で高圧力の作動流体をアクチュエータに供給することができるため、低電流で大きな力を発揮することができる。更に、可変速電動機に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプから吐出される作動流体の流量を増加させることができるので、低電流で、大流量の作動流体をアクチュエータに供給して当該アクチュエータを駆動させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る電動アクチュエータにおける第２の特徴は、第１の特徴を有する電動アクチュエータにおいて、航空機の翼の舵面を駆動するために用いることである。
【００２６】
航空機の飛行中においては、航空機の翼に設けられる舵面には、空気抵抗による高負荷が作用する（以下、飛行中に舵面に高負荷が作用し、アクチュエータが負荷に対抗して位置を保持した状態をストール状態と称する。）。そのため、ストール状態においては、舵面を駆動するアクチュエータは、空気抵抗による負荷に抗して大きな力を発生することが要求される。一方、例えば、離陸前の待機状態等、舵面に作用する負荷が小さい状態においては、より大きな作動速度で舵面の位置調整を行うことが望まれる。
この点、本構成によれば、低電流で、高圧力の作動流体をアクチュエータに供給可能であるため、ストール状態における消費電力を低減できるとともに、可変速電動機の発熱を抑えることが可能である。更に、舵面に作用する負荷が小さい状態においては、作動速度を大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータを備えた航空機を示す図である。
【図３】図１に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図４】図１に示す電動アクチュエータにおける、アクチュエータの軸力と作動速度との関係、及び、軸力とモータ電流との関係を示す模式図である。
【図５】変形例における可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図８】図７に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
【図１０】図９に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータの油圧回路を示す図である。
図１において、電動アクチュエータとしてのＥＨＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｏｒｏｓｔａｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ）１は、本発明の実施形態に係る油圧供給装置１０（作動流体供給装置）と、当該油圧供給装置１０から供給される油の圧力により駆動される油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２０と、を備えている。
【００３０】
油圧供給装置１０は、サーボモータ１１（可変速電動機）と、サーボモータ１１の回転に応じて油（作動流体）を２経路（油路４１ａ及び油路４２ａ）に出力可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３（電動機制御部）と、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を制御するポンプ制御装置１４（ポンプ制御部）と、を備えている。
【００３１】
尚、可変容積型ポンプ１２として、例えば、斜板式アキシアルピストンポンプを用いることができ、この場合、サーボモータ１１の駆動軸は可変容積型ポンプ１２のシリンダブロックに連結される。
【００３２】
また、可変容積型ポンプ１２から排出されたドレン油がサーボモータ１１の駆動機構内を通過してアキュムレータ３０が連結された油路４０に排出されるように構成できる。これにより、可変容積型ポンプ１２のドレン油を排出するとともに、サーボモータ１１の冷却、潤滑等を行うことができる。
【００３３】
油圧シリンダ２０は、可変容積型ポンプ１２によって出力された油を入力されるシリンダである。当該油圧シリンダ２０は、シリンダ本体２１と、シリンダ本体２１内に配置されたピストン２２と、ピストン２２に一体的に係合されたロッド２３とを備えている。そして、シリンダ本体２１及びピストン２２によって、油路４１ｂを介して油を供給される油供給室２０ａと、油路４２ｂを介して油を供給される油供給室２０ｂとを形成している。
【００３４】
可変容積型ポンプ１２と油圧シリンダ２０との間には切替弁５０が設けられている。切替弁５０は、例えば電磁弁やパイロット圧作動型のモード弁等で構成することで、第１切換位置５０Ａと第２切換位置５０Ｂとに切換可能である。第１切換位置５０Ａは、油路４１ａと油路４１ｂとを接続するとともに、油路４２ａと油路４２ｂとを接続する切換位置である。第２切換位置５０Ｂは、油路４１ａと油路４１ｂとの間を遮断するとともに、油路４２ａと油路４２ｂとの間を遮断し、油路４１ｂと油路４２ｂとを絞り通路を介して連通する切換位置である。切替弁５０は、例えば電磁弁を使用する場合、外部の制御装置（図示せず）から通電可能に構成されており、通電状態においては第１切換位置５０Ａに切り換わり、非通電状態においては第２切換位置５０Ｂに切り換わる。
【００３５】
サーボモータ１１には、当該サーボモータ１１の回転位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられ、回転速度を演算可能である。当該センサとしては、例えば、レゾルバやホール効果素子、パルスジェネレータ等が用いられる。
【００３６】
モータ制御装置１３には、サーボモータ１１の回転速度を設定するための速度指令生成部（図示せず）が設けられている。そして、モータ制御装置１３は、当該速度指令信号と、サーボモータ１１に設けられたセンサの位置信号から得られる速度情報と、に基づいてサーボモータ１１に所定の電流を供給して、サーボモータ１１の回転速度が所望の回転速度となるようにフィードバック制御する。
【００３７】
また、モータ制御装置１３は、ロッド２３の位置を検出する手段（例えば油圧シリンダ２０とロッド２３にリニア型作動変圧器を配置し、モータ制御装置１３に前記リニア型差動変圧器の励磁部や整流処理部を設ける等）を備えていて、当該位置情報に基きサーボモータ１１の速度指令を生成し、さらに速度指令と速度フィードバックの差に応じた電流をサーボモータ１１に出力することによって、油圧シリンダ２０の運動に応じてサーボモータ１１の回転を制御することができる。
【００３８】
ポンプ制御装置１４は、傾斜角調整シリンダ１７と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路１８と、当該油路１８に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、を有する。油路１８は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して傾斜角調整シリンダ１７に連通する油路１８ｃと、を有する。
【００３９】
逆止弁１８１は、油路１８ａに設けられ、油路４１ａから傾斜角調整シリンダ１７への油の流れを許容し、傾斜角調整シリンダ１７から油路４１ａへの油の流れを遮断する。また、逆止弁１８２は、油路１８ｂに設けられ、油路４２ａから傾斜角調整シリンダ１７への油の流れを許容し、傾斜角調整シリンダ１７から油路４２ａへの油の流れを遮断する。
【００４０】
傾斜角調整シリンダ１７は、シリンダ本体７１と、シリンダ本体７１内に配置されたピストン７２（作動部材）と、ピストン７２に一体的に係合されたロッド７３（作動部材）と、ピストン７２を付勢するバネ７４（弾性部材）と、を備えている。そして、シリンダ本体７１及びピストン７２によって、油路１８ｃを介して油を供給される第１油供給室１７ａと、油路４３に油を排出可能な第２油供給室１７ｂとを形成している。尚、ピストン７２には、第１油供給室１７ａと第２油供給室１７ｂとを連通する絞り通路７２ａが形成されている。
【００４１】
ロッド７３は、シリンダ本体７１内におけるピストン７２の往復移動に伴ってシリンダ本体７１から進退可能である。ロッド７３は、可変容積型ポンプ１２の斜板に接続されている。そして、ロッド７３がシリンダ本体７１から進出する方向（以下、進出方向と称する）に移動すると、斜板の傾斜角が小さくなり、ロッド７３がシリンダ本体７１内に退避する方向（以下、退避方向と称する）に移動すると斜板の傾斜角が大きくなるように構成されている。即ち、ロッド７３が進出方向に移動すると、サーボモータ１１により可変容積型ポンプ１２が１回転されたときに吐出する油の容積（容量）である吐出容積（以下、単に吐出容積と称する）が減少し、ロッド７３が退避方向に移動すると吐出容積が増加するように構成されている。
【００４２】
バネ７４は、第２油供給室１７ｂに配置され、第１油供給室１７ａを狭める方向（退避方向）にピストン７２を付勢する。第１油供給室１７ａに油圧が発生していない場合においては、ピストン７２は、退避方向に向かってバネ７４に付勢された状態で、シリンダ本体７１の内側端面に当接することで退避方向への移動が拘束されている。また、進出方向に所定量移動した位置において、例えば、シリンダ本体７１の内周壁に形成された凸状の座部にピストン７２が当接することで、当該ピストン７２の進出方向への移動が拘束されるように構成されている。
【００４３】
また、ＥＨＡ１は、油路４１ａ、油路４２ａ、油路４１ｂ、及び、油路４２ｂを流通する油の流量が不足した場合に、油路３１を介して油を供給するアキュムレータ３０を備えている。アキュムレータ３０とサーボモータ１１とは油路４０で連通されている。また、当該油路４０から傾斜角調整シリンダ１７の第２油供給室１７ｂに油路４３が連通している。
【００４４】
また、ＥＨＡ１は、油路４１ａ、油路４２ａ、油路４１ｂ、及び、油路４２ｂからアキュムレータ３０に油が流入することをそれぞれ防止する逆止弁１８３、逆止弁１８４、逆止弁１８５、及び、逆止弁１８６を備えている。また、ＥＨＡ１は、それぞれ油路４１ａ及び油路４２ａを流通する油の圧力が設定圧力以上になることを防止するリリーフ弁３２を備えている。
【００４５】
また、アキュムレータ３０に蓄えられる油の量が少なくなった場合は、油供給路６０につながる油供給源から油を供給できるように構成されている。具体的には、アキュムレータ３０に連通する油路３１には、油供給路６０が接続されている。油供給路６０には、フィルタ６１と、逆止弁６２と、電磁弁６３とが設けられている。そして、電磁弁６３を通電することで、油供給源とアキュムレータ３０に連通する油路３１とを連通させることができる。アキュムレータ３０から油供給源への油の流れは逆止弁６２により遮断される。また、油供給路６０は、当該油供給路６０を流通する油の圧力が設定圧力以上になると、タンク６４に当該油を排出するリリーフ弁６５を備えている。
【００４６】
また、ＥＨＡ１のロッド２３には、回転支点２４を介してアーム２５が接続されており、アーム２５は、回転支点２６を介して、図２に示すような航空機１００の舵面１１０（例えばエルロン、フラッペロン、スポイラ、エレベータ、ラダー等の飛行制御舵面）に接続されている。舵面１１０は、ＥＨＡ１によって揺動可能に構成されている。尚、舵面１１０には、ＥＨＡ１の他に、当該ＥＨＡ１の故障等の場合に操作に用いる別のアクチュエータ等が接続される。
【００４７】
図２において、航空機１００は、矢印Ｚの方向に飛行し、舵面１１０は、図１の矢印Ｙ１又はＹ２の方向に空気抵抗による負荷を受けるようになっている。ここで、ロッド２３（図１参照）は、舵面１１０が矢印Ｙ１の方向に空気抵抗による負荷を受けるとき、図１に示す矢印Ｘ１の方向に負荷を受けるようになっている。また、ロッド２３（図１参照）は、舵面１１０が矢印Ｙ２の方向に空気抵抗による負荷を受けるとき、図１に示す矢印Ｘ２の方向に負荷を受けるようになっている。
【００４８】
次に、第１実施形態に係るＥＨＡ１の作用について説明する。
油圧シリンダ２０のロッド２３に、図１における矢印Ｘ２の方向に向かう軸力（即ち、図２における矢印Ｙ１の方向に作用する空気抵抗に対向する軸力）を発生させるためには、サーボモータ１１により可変容積型ポンプ１２を駆動して油路４２ａ側に油を吐出させる。そして、切替弁５０を第１切換位置５０Ａに切り換える。これにより、油路４２ａ及び油路４２ｂを介して油供給室２０ｂに油が供給され、矢印Ｘ２の方向に向かう軸力をロッド２３に発生させることができる。尚、このとき油供給室２０ａの油は、油路４１ｂ及び油路４１ａを介して可変容積型ポンプ１２に供給される。
【００４９】
また、可変容積型ポンプ１２を駆動して油路４１ａ側に油を吐出させることで、油圧シリンダ２０のロッド２３に図１における矢印Ｘ１の方向に向かう軸力を発生させることができる。
【００５０】
第１実施形態に係るＥＨＡ１においては、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力（以下、吐出圧と称する）は、油路１８（油路１８ａ、油路１８ｂ、油路１８ｃ）を介してピストン７２に作用する。吐出圧が所定の圧力Ｐ１を超えると、ピストン７２は、バネ７４の付勢力に抗して、第２油供給室１７ｂを狭める方向（進出方向）に移動する。そして、吐出圧が大きくなるほど、ピストン７２の進出方向への移動量が増加していく。尚、所定の圧力Ｐ１はバネ７４の付勢力に対応して定まる。
【００５１】
つまり、図３に可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係を示すように、吐出圧が所定の圧力Ｐ１に達するまでは、吐出容積はＤｍａｘで一定である。そして、吐出圧が所定の圧力Ｐ１を超えると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積は、吐出圧の増加に伴って比例的に減少する。
【００５２】
また、ＥＨＡ１においては、吐出圧が所定の圧力Ｐｍａｘを超えるとリリーフ弁３２が開くように構成されている。そのため、吐出圧が所定の圧力Ｐｍａｘを超えることはない。尚、図３において、吐出圧が圧力Ｐｍａｘのときの、吐出容積Ｄ１は、Ｄｍａｘの約２０％の容積になるように図示しているが、ＥＨＡ１に求められる性能に応じてＤ１をＤｍａｘの５％〜７０％の間に設定すれば十分な効果を得ることができる。
【００５３】
また、吐出圧が所定の圧力Ｐ１よりも大きい状態において、吐出圧が減少した場合は、ピストン７２が、退避方向に移動するとともに、ピストン７２に形成された絞り通路７２ａを通って第１油供給室１７ａから第２油供給室１７ｂに油が移動する。
【００５４】
図４は、第１実施形態に係るＥＨＡ１における、アクチュエータの軸力（ロッド２３により伝達される軸方向の力）とアクチュエータの作動速度（油圧シリンダ２０におけるロッド２３の移動速度）との関係、及び、アクチュエータの軸力とモータ電流（サーボモータ１１に流れる電流）との関係を示す模式図である。また、比較例として、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を一定に保った場合の上記関係についても併せて示す。
【００５５】
図４に示すように、サーボモータ１１の回転速度が、例えば所定の回転速度（例えば、最大の回転速度）となるように制御される場合において、アクチュエータの軸力がＦ１よりも大きくなると、アクチュエータの作動速度は比例的に減少する。即ち、舵面１１０に対して作用する空気抵抗が大きいほどアクチュエータの作動速度は小さくなる。尚、軸力Ｆ１は、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ１のときのアクチュエータの軸力である。
【００５６】
このとき、モータ電流は、アクチュエータの軸力の増加に従って、最大値Ｉｍａｘまで増加した後、減少していく。ここで、可変容積型ポンプ１２の駆動に要するトルクは、アクチュエータの軸力（即ち吐出圧）と吐出容積の積に比例する。即ち、例えば、吐出容積が一定であれば、アクチュエータの軸力の増加に従って、当該トルクは大きくなる。また、アクチュエータの軸力が一定であれば、吐出容積が大きいほど、当該トルクは大きくなる。
【００５７】
第１実施形態のＥＨＡ１は、アクチュエータの軸力の増加（即ち、吐出圧の増加）に従って、吐出容積が減少するように構成されている。そのため、アクチュエータの軸力の増加による当該トルクの増加分の少なくとも一部が、吐出容積の減少による当該トルクの減少分により相殺される。これにより、アクチュエータの軸力が、所定の軸力Ｆ２に達するまでのモータ電流の増加割合を小さくすることができる。
【００５８】
また、アクチュエータの軸力が当該所定の軸力Ｆ２よりも大きくなると、アクチュエータの軸力の増加による当該トルクの増加分よりも、吐出容積の減少による当該トルクの減少分が大きくなる。そのため、アクチュエータの軸力の増加に従って、可変容積型ポンプ１２の駆動に要するトルクが減少し、モータ電流も当該トルクの変動に追従して減少する。
【００５９】
一方、吐出容積を一定に保った場合（比較例）においては、アクチュエータの軸力が大きくなっても、アクチュエータの作動速度は一定に保たれる。このとき、モータ電流はアクチュエータの軸力が大きくなるにつれ比例的に増加していく。アクチュエータの軸力に比例してサーボモータ１１で出力すべきトルクが増加し、モータ電流は当該トルクに比例して増加するからである。
【００６０】
本実施形態の一例として、アクチュエータが所定の最大軸力Ｆｍａｘを発揮するとき（即ち、吐出圧がＰｍａｘのとき）の、可変容積型ポンプ１２の吐出容積Ｄ１は、アクチュエータの軸力が０のときの第１吐出容積Ｄｍａｘの約２０％となるように構成したものを記述している。この場合、モータ電流の最大値Ｉｍａｘは、吐出容積を一定とした場合（比較例）のモータ電流の最大値Ｉｍａｘ’の半分以下まで低減することが可能である。尚、アクチュエータが所定の最大軸力Ｆｍａｘを発揮している状態での比較によれば、更に低減されていることになる。Ｄ１の設定はアクチュエータに求められる性能に応じて変更され、例えばＤ１がＤｍａｘの５％〜７０％の間に設定することで効果を得る事ができ、Ｄ１がＤｍａｘに対して小さいほど効果が大きくなる。
【００６１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る油圧供給装置１０は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置１４と、を備える。
【００６２】
この構成によると、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【００６３】
また、油圧供給装置１０において、ポンプ制御装置１４は、吐出圧が所定の圧力Ｐ１以上、所定の圧力Ｐｍａｘ以下のときは、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御する。
【００６４】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係が複雑にならず、可変容積型ポンプ１２の制御が容易になる。
【００６５】
また、油圧供給装置１０において、ポンプ制御装置１４は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増減させるロッド７３及びピストン７２と、ピストン７２に作用する油の圧力に抗してピストン７２を付勢するバネ７４と、を備える。
【００６６】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置１４を簡易な構成で実現できる。
【００６７】
また、第１実施形態に係るＥＨＡ１は、油圧供給装置１０と、可変容積型ポンプ１２によって出力された作動流体が入力されて作動する油圧シリンダ２０と、を備える。
【００６８】
この構成によると、油圧供給装置１０により、低電流で高圧力の油を油圧シリンダ２０に供給することができるため、低電流で大きな軸力を発揮することができる。更に、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができるので、低電流で、大流量の油を油圧シリンダ２０に供給してロッド２３を高速駆動させることができる。このように、サーボモータ１１に流す電流を抑えることができ、当該サーボモータ１１の発熱を抑えることができるので、ＥＨＡ１全体を小型化、軽量化することができる。更に、モータ制御装置１３の負荷を下げ、信頼性を向上できる。
【００６９】
また、ＥＨＡ１は、航空機の翼（主翼、垂直尾翼、水平尾翼等）に設けられる、飛行制御用舵面１１０を駆動するために用いられている。
【００７０】
航空機の飛行中においては、航空機の翼に設けられる舵面１１０には、空気抵抗による高負荷が作用し続けることになる。そのため、ストール状態においては、舵面１１０を駆動する油圧シリンダ２０は、空気抵抗による負荷に抗して大きな力を発生することが要求される。一方、例えば、離陸前の待機状態等、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては、より大きな作動速度で舵面１１０の位置調整を行うことが望まれる。この点、ＥＨＡ１では、低電流で、高圧力の油を油圧シリンダ２０に供給可能であるため、ストール状態における消費電力を低減できるとともに、サーボモータ１１の発熱を抑えることが可能である。更に、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては、舵面１１０を駆動する速度を大きくすることが可能である。
【００７１】
上述のように、航空機においては、舵面１１０に作用する負荷が小さい状態においては当該舵面１１０を高速で作動でき、且つ、大きい負荷が作用した場合でも当該負荷に抗して舵面１１０を作動できるように構成することを要求される。そして、舵面１１０に作用する負荷と、要求される舵面１１０の作動速度と、の関係は、当該負荷の増加に伴って、略比例的に当該作動速度が低下する関係にある。
【００７２】
この点、第１実施形態に係る舵面１１０を駆動するＥＨＡ１において、ポンプ制御装置１４は、吐出圧が所定の圧力Ｐ１以上、所定の圧力Ｐｍａｘ以下のときは、可変容積型ポンプ１２の吐出圧の増加に伴って、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、上述の、舵面１１０に作用する負荷と、要求される舵面１１０の作動速度と、の関係を満たすように、比例的に減少するように可変容積型ポンプ１２を制御する。そのため、ＥＨＡ１は、上記舵面１１０の制御に特に適している。
【００７３】
尚、油圧供給装置１０においては、吐出圧が所定の圧力Ｐ１に達するまで吐出容積が一定になるように、可変容積型ポンプ１２が制御されているが、この場合に限定されない。例えば、図５に示すように、吐出圧が発生したら吐出容積が減少するように構成してもよい。また、図５に示すように、リリーフ弁３２が開かれる所定の圧力Ｐｍａｘにおいて、吐出容積が０になるように構成してもよい。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＨＡ２について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るＥＨＡ２を示す図である。第２実施形態に係るＥＨＡ２（電動アクチュエータ）は、第１実施形態におけるＥＨＡ１と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第１実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００７５】
ＥＨＡ２におけるポンプ制御装置２００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ１７との間にスプール弁２２０（圧力調整部）を備えている。
即ち、第２実施形態のポンプ制御装置２００は、傾斜角調整シリンダ１７と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路２３０と、当該油路２３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、スプール弁２２０と、を有する。油路２３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流してスプール弁２２０に連通する油路２３０ａと、スプール弁２２０と傾斜角調整シリンダ１７とを連通する油路２３０ｂと、スプール弁２２０と油路４３とを連通する油路２３０ｃと、を有する。尚、油路２３０ａは、スプール弁２２０を第２切換位置２２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に連通する。また、スプール弁２２０を第１切換位置２２０Ａに切り換える方向にバネの付勢力が作用している。
【００７６】
スプール弁２２０は、油路２３０ａの油圧が所定の圧力Ｐ２よりも小さい場合は、油路２３０ｂと、油路４３に接続する油路２３０ｃと、を連通し、油路２３０ａを遮断する第１切換位置２２０Ａに切り換わり、油路２３０ａの油圧が所定の圧力Ｐ２以上である場合は、油路２３０ａと、傾斜角調整シリンダ１７の第１油供給室１７ａに連通する油路２３０ｂと、を連通し、油路２３０ｃを遮断する第２切換位置２２０Ｂに切り換わる。当該スプール弁２２０は、スプール位置の切換時において、一時的に、油路２３０ａと油路２３０ｂと油路２３０ｃとがつながるように構成されている。
【００７７】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧は、油路２３０ａを介してスプール弁２２０に作用する。油路２３０ａの圧力（吐出圧）が所定の圧力Ｐ２よりも小さければ、スプール弁２２０は、第１切換位置２２０Ａで保持される。この場合、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２は、定位置に保持される。
一方、吐出圧が増加して、油路２３０ａの圧力が所定の圧力Ｐ２に達すると、スプール弁２２０は、第２切換位置２２０Ｂに切り換わる。このとき、一時的に、油路２３０ａと油路２３０ｂと油路２３０ｃとがつながるため、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２に作用する圧力が急激に増加することを防ぐことができる。その後、傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。
【００７８】
また、吐出圧がＰ２以上の状態から、Ｐ２よりも小さい圧力に減少した場合は、スプール弁２２０は第２切換位置２２０Ｂから第１切換位置２２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室１７ａから油路２３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００７９】
以上説明したように、第２実施形態に係るＥＨＡ２は、可変容積型ポンプ１２とピストン７２との間にスプール弁２２０を備えることにより、ピストン７２に作用する圧力を調整することができる。本実施形態においては、可変容積型ポンプ１２からピストン７２に作用する圧力を減圧することができるため、ピストン７２に作用する圧力が急激に増加することを防ぐことができる。これにより、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が不安定になることを抑制することができる。また、スプール弁２２０で圧力を調整することで、傾斜角調整シリンダ１７の設計の自由度を高めることができる。
【００８０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るＥＨＡ３について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係るＥＨＡ３を示す図である。図８は、図７に示す可変容積型ポンプの吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。
第３実施形態に係るＥＨＡ３（電動アクチュエータ）は、第２実施形態におけるＥＨＡ２と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第２実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００８１】
ＥＨＡ３におけるポンプ制御装置３００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ３７０との間に切換弁３２０を備えている。
即ち、第３実施形態のポンプ制御装置３００は、傾斜角調整シリンダ３７０と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路３３０と、当該油路３３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、切換弁３２０と、を有する。油路３３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して切換弁３２０に連通する油路３３０ａと、切換弁３２０と傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路３３０ｂと、切換弁３２０と油路４３とを連通する油路３３０ｃと、を有する。尚、油路３３０ａは、切換弁３２０を第２切換位置３２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に連通する。また、油路３３０ｂは、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換えるためのパイロット室に連通する。
【００８２】
切換弁３２０は、油路３３０ａの油圧から、傾斜角調整シリンダ３７０の第１油供給室３７０ａに連通する油路３３０ｂの油圧を差し引いた圧力差ΔＰが、所定の圧力差ΔＰ３よりも小さい場合は、油路３３０ｂと油路４３に接続する油路３３０ｃとを連通し、油路３３０ａを遮断する第１切換位置３２０Ａに切り換わり、前記圧力差ΔＰが、前記所定の圧力差ΔＰ３以上の場合は、絞り通路を介して油路３３０ａと油路３３０ｂとを連通し、油路３３０ｃを遮断する第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。尚、所定の圧力差ΔＰ３は、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに保持するように付勢するバネの付勢力に応じて定まる。
【００８３】
また、傾斜角調整シリンダ３７０は、シリンダ本体３７１と、シリンダ本体３７１内に配置されたピストン３７２（作動部材）と、ピストン３７２に一体的に係合されたロッド３７３（作動部材）と、ピストン３７２を付勢するバネ３７４（弾性部材）と、を備えている。そして、シリンダ本体３７１及びピストン３７２によって、油路３３０ｂを介して油を供給される第１油供給室３７０ａと、油路４３に油を排出可能な第２油供給室３７０ｂとを形成している。
【００８４】
傾斜角調整シリンダ３７０におけるバネ３７４は、第１油供給室３７０ａに油圧が発生していない状態においてピストン３７２を退避方向に移動させることができる程度の力で当該ピストン３７２を付勢するバネである。そして、第１油供給室３７０ａに油圧が伝わると、ピストン３７２が進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動するように構成されている。尚、ピストン３７２が進出方向の最端の位置まで移動した状態において、可変容積型ポンプ１２の第２吐出容積Ｄ３が、ピストン３７２が移動する前の状態の第１吐出容積Ｄｍａｘの約５０％になるように構成されている。尚、当該第２吐出容積Ｄ３を第１吐出容積Ｄｍａｘの約５０％にする場合に限らず、少なくとも所定量の油を吐出可能な吐出容積に変更して実施してもよい。
【００８５】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧は、油路３３０ａを介して切換弁３２０に作用する。可変容積型ポンプ１２が駆動されていない状態においては、吐出圧は切換弁３２０に作用しないため、切換弁３２０は、第１切換位置３２０Ａで保持されている。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、定位置に保持される。そのため、図８に示すように、可変容積型ポンプ１２からの吐出圧が、所定の圧力Ｐ３に達するまでは、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤｍａｘで一定となる。尚、所定の圧力Ｐ３とは、圧力差ΔＰが所定の圧力差ΔＰ３となるような圧力である。
一方、吐出圧が所定の圧力Ｐ３まで増加して、圧力差ΔＰが、所定の圧力差ΔＰ３に達した場合は、絞り通路を介して油路３３０ａと、油路３３０ｂと、を連通する第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。そのため、図８に示すように、吐出圧が、Ｐ３以上である場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤ３で一定となる。
【００８６】
また、圧力差ΔＰが所定の圧力差ΔＰ３以上の状態から、ΔＰ３よりも小さい圧力差に減少した場合は、切換弁３２０は第１切換位置３２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室３７０ａから油路３３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン３７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン３７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００８７】
以上説明したように、第３実施形態に係るＥＨＡ３は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が前記所定の圧力Ｐ３に達すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、前記第１吐出容積Ｄｍａｘの半分の第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置３００と、を備える。
【００８８】
この構成によると、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２が制御されることで、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２が制御されることで、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【００８９】
また、ＥＨＡ３において、ポンプ制御装置３００は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増加させるピストン３７２及びロッド３７３と、ピストン３７２に作用する油の圧力に抗してピストン３７２を付勢するバネ３７４と、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２との間に設けられ、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する流路を遮断する第１切換位置３２０Ａと、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する第２切換位置３２０Ｂと、に切り換え可能な切換弁３２０と、を備える。切換弁３２０は、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は第１切換位置３２０Ａに保持され、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３に達すると第２切換位置３２０Ｂに切り換わる。
【００９０】
この構成によると、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３よりも小さい場合は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、可変容積型ポンプ１２の吐出圧が所定の圧力Ｐ３に達すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置２００を簡易な構成で実現できる。
【００９１】
尚、第３実施形態においては、油路３３０ｂが、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換えるためのパイロット室に連通しているが、この場合に限らず、当該パイロット室を有さない構成としてもよい。この場合は、切換弁３２０を第２切換位置３２０Ｂに切り換えるためのパイロット室に油路３３０ａから作用する圧力と、切換弁３２０を第１切換位置３２０Ａに切り換える方向に作用するバネの付勢力と、に基づいて、切換弁３２０が切り換わる。
【００９２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るＥＨＡ４について説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るＥＨＡ４を示す図である。また、図１０は、図９に示す可変容積型ポンプ１２の吐出圧と吐出容積との関係を示す図である。第４実施形態に係るＥＨＡ４（電動アクチュエータ）は、第３実施形態におけるＥＨＡ３と、油圧供給装置におけるポンプ制御装置の構成が異なっている。他の構成については第３実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００９３】
ＥＨＡ４におけるポンプ制御装置４００は、可変容積型ポンプ１２と傾斜角調整シリンダ３７０との間に設けられた電磁切換弁４２０と、当該電磁切換弁４２０を通電して切り換えることができる弁切換装置４２１と、を備えている。（弁切換装置４２１は必要に応じ電動機制御装置１３に内蔵することもできる。）
即ち、第４実施形態のポンプ制御装置４００は、傾斜角調整シリンダ３７０と、油路４１ａ及び油路４２ａと当該傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路４３０と、当該油路４３０に設けられた逆止弁１８１及び逆止弁１８２と、電磁切換弁４２０と、弁切換装置４２１と、を有する。油路４３０は、油路４１ａから分岐した油路１８ａと、油路４２ａから分岐した油路１８ｂと、これらが合流して電磁切換弁４２０に連通する油路４３０ａと、電磁切換弁４２０と傾斜角調整シリンダ３７０とを連通する油路４３０ｂと、電磁切換弁４２０と油路４３とを連通する油路４３０ｃと、を有する。
【００９４】
電磁切換弁４２０は、非通電状態においては、油路４３０ｂと油路４３０ｃとを連通し、油路４３０ａを遮断する第１切換位置４２０Ａに保持され、弁切換装置４２１から通電されることで、絞り通路を介して油路４３０ａと油路４３０ｂとを連通し、油路４３０ｃを遮断する第２切換位置４２０Ｂに切り換わる。
【００９５】
弁切換装置４２１は、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、電磁切換弁４２０を通電するように構成されている。
【００９６】
これにより、電磁切換弁４２０は、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは第１切換位置４２０Ａに保持される。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、定位置に保持される。そのため、図１０に示すように、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤｍａｘで一定となる。サーボモータ１１の回転開始から所定時間が経過すると第２切換位置４２０Ｂに切り換わる。この場合、傾斜角調整シリンダ３７０のピストン３７２は、進出方向における移動可能な範囲の最端の位置まで移動し、その位置で保持される。そのため、図１０に示すように、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、可変容積型ポンプ１２の吐出容積はＤ３で一定となる。
【００９７】
また、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後、サーボモータ１１の回転を再度変化させた場合は、電磁切換弁４２０は第１切換位置４２０Ａに切り換わる。そして、第１油供給室３７０ａから油路４３０ｂを介して油を排出しながら、ピストン３７２が、退避方向に移動する。これにより、ピストン３７２の退避方向への移動が速やかに行われる。
【００９８】
以上説明したように、第４実施形態に係るＥＨＡ４は、サーボモータ１１と、サーボモータ１１に駆動されて油を吐出可能な可変容積型ポンプ１２と、サーボモータ１１を設定された回転速度となるように制御するモータ制御装置１３と、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、サーボモータ１１の回転開始から所定時間が経過すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置４００と、を備える。
【００９９】
この構成によると、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過した後は、サーボモータ１１に流す電流を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２の吐出圧を高めることができる。更に、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過する前は、サーボモータ１１の回転速度を過度に大きくすることなく、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の流量を増加させることができる。
【０１００】
また、ＥＨＡ４において、ポンプ制御装置４００は、可変容積型ポンプ１２から吐出される油の圧力が作用することにより移動して、可変容積型ポンプ１２の吐出容積を増減させるピストン３７２及びロッド３７３と、ピストン３７２に作用する油の圧力に抗してピストン３７２を付勢するバネ３７４と、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２との間に設けられ、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する流路を遮断する第１切換位置４２０Ａと、可変容積型ポンプ１２とピストン３７２とを連通する第２切換位置４２０Ｂと、に切り換え可能な電磁切換弁４２０と、を備える。電磁切換弁４２０は、弁切換装置４２１により、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは第１切換位置４２０Ａに保持され、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると第２切換位置４２０Ｂに切り換えられる。
【０１０１】
この構成によると、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が第１吐出容積Ｄｍａｘになるように可変容積型ポンプ１２を制御し、サーボモータ１１の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、可変容積型ポンプ１２の吐出容積が、第２吐出容積Ｄ３になるように可変容積型ポンプ１２を制御するポンプ制御装置４００を簡易な構成で実現できる。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【０１０３】
（１）可変容積型ポンプとして、シリンダブロックを回転する斜板式アキシアルピストンポンプを用いる場合に限らず、斜板を回転させる回転斜板式のピストンポンプ、駆動軸の傾斜によってピストンの往復運動を生じさせる斜軸式のピストンポンプ、その他の可変容積型ポンプを用いることができる。また、斜板式のポンプにおいては、シュー（スリッパ）を用いずに、斜板にベアリングを埋め込み、ピストン頭部接触面の回転を許す構造を用いることもできる。
【０１０４】
（２）第３実施形態及び第４実施形態のように、吐出容積を２段階とする場合に限らず、複数段階に変化させてもよい。
【０１０５】
（３）ポンプ制御部は、可変容積型ポンプから吐出される油の圧力により作動する傾斜角調整シリンダ１７等を用いる場合に限らない。例えば、可変容積型ポンプの吐出圧を測定する油圧測定装置からの測定結果に基づいて、可変容積型ポンプの吐出容積を変化させる構成であってもよい。
【０１０６】
（４）傾斜角調整シリンダ１７のピストン７２にダンパーを設けることで、急激なピストン７２の移動を抑制することができ、安全性を高めることができる。
【０１０７】
（５）可変速電動機は、表面磁石型、或いは埋め込み磁石型のブラシレスモータや、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスモータ、ブラシ付きモータ等、様々なモータを使用することができる。また、可変速電動機を制御するための電動機制御部は、可変速電動機と一体に構成してもよいし、別置きとしてもよい。
【０１０８】
（６）本発明の電動アクチュエータは、航空機の翼の舵面を駆動するために用いる場合に限らず、他の用途にも適用することができる。また、本発明の作動流体供給装置は、作動流体が入力されて作動するアクチュエータに用いる場合に限らず、他の用途に適用することもできる。
【０１０９】
（７）作動流体として油を用いる構成に限らず、例えば、作動流体として空気を用いた圧縮空気供給装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１ ＥＨＡ（電動アクチュエータ）
１０ 油圧供給装置（作動流体供給装置）
１１ サーボモータ（可変速電動機）
１２ 可変容積型ポンプ
１３ モータ制御装置（電動機制御部）
１４ ポンプ制御装置（ポンプ制御部）
１７ 傾斜角調整シリンダ
７１ シリンダ本体
７２ ピストン（作動部材）
７３ ロッド（作動部材）
７４ バネ（弾性部材）
１００ 航空機
１１０ 舵面
２２０ スプール弁（圧力調整部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速電動機と、
前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、
所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、
前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、
を備える作動流体供給装置。
【請求項２】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、
前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力よりも小さい場合は前記第１切換位置に保持され、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると前記第２切換位置に切り換わる請求項１に記載の作動流体供給装置。
【請求項３】
可変速電動機と、
前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、
所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、
前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、
を備える作動流体供給装置。
【請求項４】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、
前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは前記第１切換位置に保持され、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると前記第２切換位置に切り換わることを特徴とする請求項３に記載の作動流体供給装置。
【請求項５】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプから前記作動部材に作用する作動流体の圧力を調整する圧力調整部を備える請求項２又は請求項４に記載の作動流体供給装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の作動流体供給装置と、
前記可変容積型ポンプによって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエー
タと、を備える電動アクチュエータ。
【請求項７】
航空機の翼の舵面を駆動するために用いることを特徴とする請求項６に記載の電動アク
チュエータ。
【請求項１】
可変速電動機と、
前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、
所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、
前記可変容積型ポンプの吐出圧が所定の圧力よりも小さい場合は、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、
を備える作動流体供給装置。
【請求項２】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、
前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力よりも小さい場合は前記第１切換位置に保持され、前記可変容積型ポンプの吐出圧が前記所定の圧力に達すると前記第２切換位置に切り換わる請求項１に記載の作動流体供給装置。
【請求項３】
可変速電動機と、
前記可変速電動機に駆動されて作動流体を吐出可能な可変容積型ポンプと、
所望の回転速度となるように前記可変速電動機を制御する電動機制御部と、
前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまで、前記可変容積型ポンプの吐出容積が第１吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御し、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると、前記可変容積型ポンプの吐出容積が、前記第１吐出容積よりも小さい第２吐出容積になるように前記可変容積型ポンプを制御するポンプ制御部と、
を備える作動流体供給装置。
【請求項４】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプから吐出される作動流体の圧力が作用することにより移動して、前記可変容積型ポンプの吐出容積を増減させる作動部材と、
前記作動部材に作用する前記作動流体の圧力に抗して前記作動部材を付勢する弾性部材と、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する流路を遮断する第１切換位置と、前記可変容積型ポンプと前記作動部材とを連通する第２切換位置と、に切り換え可能な切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過するまでは前記第１切換位置に保持され、前記可変速電動機の回転速度が安定してから所定時間が経過すると前記第２切換位置に切り換わることを特徴とする請求項３に記載の作動流体供給装置。
【請求項５】
前記ポンプ制御部は、
前記可変容積型ポンプと前記作動部材との間に設けられ、前記可変容積型ポンプから前記作動部材に作用する作動流体の圧力を調整する圧力調整部を備える請求項２又は請求項４に記載の作動流体供給装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の作動流体供給装置と、
前記可変容積型ポンプによって出力された作動流体が入力されて作動するアクチュエー
タと、を備える電動アクチュエータ。
【請求項７】
航空機の翼の舵面を駆動するために用いることを特徴とする請求項６に記載の電動アク
チュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３６６１６（Ｐ２０１３−３６６１６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１４６３４（Ｐ２０１２−２１４６３４）
【出願日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【分割の表示】特願２００８−１１６７１６（Ｐ２００８−１１６７１６）の分割
【原出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【分割の表示】特願２００８−１１６７１６（Ｐ２００８−１１６７１６）の分割
【原出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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