(57)【要約】  液圧シリンダシステム１を、複数のシリンダ３ａ、３ｂと、シリンダ３ａ、３ｂごとに設けられ該シリンダ３ａ、３ｂへの作動液の出し入れの量を調節するためのバルブ４ａ、４ｂと、バルブ４ａ、４ｂごとに設けられ該バルブ４ａ、４ｂを駆動するためのモータ６ａ、６ｂを有する駆動系５ａ、５ｂと、前記駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂ同士を連動可能に接続する接続部材８とを具備するものとする。
2012070392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダと、シリンダごとに設けられ該シリンダへの作動液の出し入れの量を調節するためのバルブと、バルブごとに設けられ該バルブを駆動するためのモータを有する駆動系と、前記駆動系のモータ同士を連動可能に接続する接続部材とを具備することを特徴とする液圧シリンダシステム。
【請求項２】
複数のシリンダのピストン同士を一体的に動作可能に接続してなり、前記複数の駆動系のうちいずれか１つの駆動系のモータのみを運転し、この駆動系のモータにより駆動されるバルブからシリンダに作動液を供給し、このシリンダのピストンを駆動することにより前記ピストン接続部に接続した駆動対象を駆動する請求項１記載の液圧シリンダシステム。
【請求項３】
複数のシリンダのピストン同士を一体的に動作可能に接続してなり、前記複数の駆動系の各モータを運転し、各駆動系のモータにより駆動されるバルブから各シリンダに作動液を供給し、各シリンダのピストンを駆動することにより前記ピストン接続部に接続した駆動対象を駆動する請求項１記載の液圧シリンダシステム。
【請求項４】
前記接続部材と前記各モータとの間に、前記接続部材と各モータとの間の動力の伝達をそれぞれ切断するための切断機構を設け、前記モータの故障が検知された際にこの切断機構を作動させて前記接続部材と故障が検知されたモータとの間の動力の伝達を切断する請求項１又は２記載の液圧シリンダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の操縦システム等に用いられ、複数のシリンダと、シリンダごとに設けられ該シリンダに作動液を供給するためのバルブと、バルブごとに設けられ該バルブを駆動するためのモータを有する駆動系とを有する液圧シリンダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、航空機や車両の操縦システム等において用いられる液圧シリンダシステムにおいては、電気冗長度を備えた構成が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。しかして、従来の構成の液圧シリンダシステムにおいては、高い電気冗長度を実現する場合、駆動系のモータに多数のコイルを備えさせる必要があった。これに伴い、駆動系のモータが大型化し、ひいては液圧シリンダシステム自体も大型化して質量が大きなものとなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−７６２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上の点に着目し、液圧シリンダの大型化及び質量の増大を防ぎつつ高い冗長度を実現することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明に係る液圧シリンダシステムは、複数のシリンダと、シリンダごとに設けられ該シリンダへの作動液の出し入れの量を調節するためのバルブと、バルブごとに設けられ該バルブを駆動するためのモータを有する駆動系と、前記駆動系のモータ同士を連動可能に接続する接続部材とを具備することを特徴とする。【０００６】
このような構成であれば、接続部材により前記駆動系のモータ同士が連動可能に接続されているので、例えば２つの駆動系を有するシステムにおいて、各駆動系に２重の冗長度を有するモータを備えた場合、システム全体としては４重の冗長度を有する構成を実現できる。すなわち、コイルを２つのみ備えるモータにより４重の冗長度を有する構成を実現できるので、従来のものと比較してモータを小型化できる。また、２つの駆動系を有するシステムにおいて、各駆動系に４重の冗長度を有するモータを備えた場合、接続部材により前記駆動系のモータ同士が連動可能に接続されているので、モータの出力を従来のものと比較して半分にすることができる。すなわち、このような構成であっても、従来のものと比較してモータを小型化できる。【０００７】
上述したような、各駆動系のモータの冗長度を低くすることによりモータの小型化を図る効果を得るための構成の一例として、複数のシリンダのピストン同士を一体的に動作可能に接続してなり、前記複数の駆動系の各モータが接続されているため、各モータを運転することで、各駆動系のバルブは各モータにより駆動され作動液をシリンダに供給し、このシリンダのピストンを駆動することにより前記ピストン接続部に接続した駆動対象を駆動するもの、また、前記複数の駆動系のうちいずれか１つの駆動系のモータのみを運転し、この駆動系のモータにより駆動されるバルブからシリンダに作動液を供給し、このシリンダのピストンを駆動することにより前記ピストン接続部に接続した駆動対象を駆動するものが挙げられる。【０００８】
一方、上述したような、各駆動系のモータに低出力のものを用いることにより小型化を図る効果を得るための構成の一例として、複数のシリンダのピストン同士を一体的に動作可能に接続してなり、前記複数の駆動系の各モータを運転し、各駆動系のモータにより駆動されるバルブから各シリンダに作動液を供給し、各シリンダのピストンを駆動することにより前記ピストン接続部に接続した駆動対象を駆動する液圧シリンダシステムが挙げられる。【０００９】
また、前記接続部材と前記各モータとの間に、前記接続部材と各モータとの間の動力の伝達をそれぞれ切断するための切断機構を設け、前記モータの故障が検知された際にこの切断機構を作動させて前記接続部材と故障が検知されたモータとの間の動力の伝達を切断するようにしているので、一つの駆動系に作動不良が発生しても、作動不良が発生していない他の駆動系は前記作動不良の影響を受けることなく、該駆動系側の液圧シリンダの作動を継続させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液圧シリンダシステムの構成によれば、液圧シリンダの大型化及び質量の増大を防ぎつつ高い冗長度を実現することができる。【００１１】
また、前記モータの故障が検知された際に接続部材とモータとの間の動力の伝達を切断するための切断機構を作動させるようにしているものであれば、一つの駆動系に作動不良が発生しても、作動不良が発生していない他の駆動系は前記作動不良の影響を受けることなく、該駆動系側の液圧シリンダの作動を継続させることができ、駆動系の作動不良に対する脆弱性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液圧シリンダシステムを概略的に示す図。
【図２】本発明の第二実施形態に係る液圧シリンダシステムを概略的に示す図。
【図３】本発明の第三実施形態に係る液圧シリンダシステムを概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第一実施形態を、図１を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態に係る液圧シリンダシステム１は、主にヘリコプタ等航空機の操縦系に用いられ、第１及び第２の作動液の供給源２ａ、２ｂからそれぞれ作動液の供給を受ける第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂと、第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂにそれぞれ設けられこれらのシリンダ３ａ、３ｂに前記供給源２ａ、２ｂからの作動液の出し入れの量を調節するための第１及び第２のバルブ４ａ、４ｂと、第１及び第２のバルブ４ａ、４ｂにそれぞれ設けられ、これらバルブ４ａ、４ｂを駆動するための第１及び第２のモータ６ａ、６ｂ、及び前記モータ６ａ、６ｂをそれぞれ有する第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂと、前記第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂをそれぞれ制御するための第１及び第２のコントローラ７ａ、７ｂと、前記第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂ同士を連動可能に接続する接続部材８と、前記第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂのピストン９ａ、９ｂ同士を一体的に動作可能にすべく連結するピストン接続部１０と、このピストン接続部１０に接続してなる出力軸１１とを具備する。出力軸１１は、この液圧シリンダシステム１の駆動対象に接続している。
【００１５】
第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂは、いずれも同一形状をなし、この種の油圧シリンダシステムに用いられるものとして従来知られているものを用いることができる。
【００１６】
第１及び第２のバルブ４ａ、４ｂは、それぞれ第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂのシリンダ室に作動液をそれぞれ流出入させるための通路に接続してなり、開度を連続的に変更可能である。より具体的には、図示は省略するが、内部の弁体を第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂ、より具体的にはモータ６ａ、６ｂからの動力により移動させる構成のサーボ弁である。
【００１７】
第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂは、前記第１及び第２のバルブ４ａ，４ｂにそれぞれ接続してなるサーボモータであり、コントローラ７ａ、７ｂからの信号を受けてバルブ４ａ，４ｂを駆動するものである。また、本実施形態では、これらのモータ６ａ、６ｂは、それぞれ、コイル１２ａ、１２ｂを２組ずつ有する。すなわち、前記モータ６ａ、６ｂは、それぞれ２重の電気冗長度を有する。
【００１８】
前記コントローラ７ａ、７ｂは、図示は省略するが、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータシステムであり、この種の液圧シリンダシステムに広く用いられるものとして周知のものと同様の構成を有する。
【００１９】
しかして本実施形態では、上述したように、第１の駆動系５ａのモータ６ａの出力軸と、第２の駆動系５ｂのモータ６ｂの出力軸とを、接続部材８により連動可能に接続している。そして、これら第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂの出力軸を連動させてバルブ４ａ、４ｂを駆動することにより、全体として４重の電気冗長度を有する駆動系として機能させている。また、これら第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂのうち一方に通電し、これら第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂの出力軸を連動させてバルブ４ａ、４ｂを駆動することにより、全体として４重の電気冗長度を有する駆動系として機能させている。
【００２０】
すなわち、この液圧シリンダシステム１を利用して出力軸１１に接続した駆動対象を駆動する際には、前記制御装置は、以下のような制御を行う。
【００２１】
まず、第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂのそれぞれのコイル１２ａ、１２ｂはコントローラ７ａ、７ｂで通電される。コイル１２ａの２つのコイルによるモータ６ａの出力は、接続部材８を介してモータ６ｂに伝達され駆動系５ｂのバルブ４ｂはモータ６ａとモータ６ｂの駆動力で駆動される。この逆に駆動系５ａのバルブ４ａは、コイル１２ｂの２つのコイルによるモータ６ｂの出力が接続部材８を介してモータ６ａに伝達され、モータ６ｂとモータ６ａの駆動力で駆動される。電気系の故障をコントローラ７ａ、７ｂが検知したとき、コントローラ７ａ、７ｂはコイル１２ａ、１２ｂの電気系の故障を検知したコイルの通電を遮断し、正常であるコイル１２ａ、１２ｂで駆動系５ａ、５ｂのバルブ４ａ、４ｂの駆動を継続する。また、まず、第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂのうち、通電する側のモータを選択する。次いで、第１の駆動系５ａのモータ６ａが選択された場合には、このモータ６ａに備えたコイル１２ａのいずれに通電するのかを選択する。また、第２の駆動系５ｂのモータ６ｂが選択された場合には、このモータ６ｂに備えたコイル１２ｂのいずれに通電するのかを選択する。その後、通電したコイル１２ａ、１２ｂの温度が所定の閾値以上となった場合等、所定の通電コイル切り替え条件を満たしていることが検知されたときには、このコイル１２ａ、１２ｂを含むモータ６ａ、６ｂへの通電を遮断し、他方のモータ６ａ、６ｂに通電する。ここで、前記所定の通電コイル切り替え条件を満たしていることを検知する検知要素としては、例えば、前記制御装置に接続したコイルの温度を検知する温度センサ等が用いられる。そして、所定の通電コイル切り替え条件を満たしていることが検知されたことの判定は、検知要素からコントローラ７ａ、７ｂに出力された信号に基づき行う。
【００２２】
以上に述べたように、本実施形態に係る液圧シリンダシステム１によれば、第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂには２重の冗長度を有するモータ６ａ、６ｂを備えるようにしつつ、モータ６ａ、６ｂの出力軸同士を接続部材８により接続してこれらを連動させることにより、全体として４重の電気冗長度を有する駆動系として機能する。従って、モータ６ａ、６ｂの大型化を招くことなく、ひいては液圧シリンダシステム１全体の大型化や質量の増大を招くことなく、所望の出力を得ることができしかも高い電気冗長度を備えた液圧シリンダシステム１を実現できる。
【００２３】
次に、本発明の第二実施形態を、図２を参照して説明する。なお、この第二実施形態の液圧シリンダシステム１３は、第１及び第２の駆動系のモータ以外、第一実施形態におけるものと同一の構成を有するので、同一の名称及び符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図２において、作動液の供給源２ａ、２ｂ及びコントローラ７ａ、７ｂは省略して示している。
【００２４】
本実施形態の第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂは、それぞれ、コイル１５ａ、１５ｂを４組ずつ有する。すなわち、前記モータ１４ａ、１４ｂは、それぞれ４重の電気冗長度を有する。また、本実施形態では、各モータ１４ａ、１４ｂの出力を、第一実施形態に係るものの半分に設定している。その上で本実施形態では、第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂに同時に通電し、第１及び第２のシリンダ３ａ、３ｂを同時に駆動するようにしている。
【００２５】
しかして本実施形態では、上述したように、第１の駆動系５ａのモータ１４ａの出力軸と、第２の駆動系５ｂのモータ１４ｂの出力軸とを、接続部材８により連動可能に接続している。そして、これら第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂに同時に通電し、これら第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂの出力軸を接続部材８により連動可能に接続した状態で連動させてバルブ４ａ、４ｂを駆動することにより、全体として４重の電気冗長度を有する駆動系として機能させている。
【００２６】
ここで、液圧シリンダシステム１３を利用して出力軸１１に接続した駆動対象を駆動する際には、前記コントローラ７ａ、７ｂは、各駆動系５ａ、５ｂに対して、それぞれ通常の４重の電気冗長度を有する駆動系に対する制御として周知の制御を行う。この制御を受けて、第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂの出力軸から、第１及び第２のバルブ４ａ、４ｂに駆動力が出力される。このとき、上述したように第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ１４ａ、１４ｂの出力は、第一実施形態に係るモータ６ａ、６ｂの出力の半分であるので、結果として、第１及び第２のバルブ４ａ、４ｂに出力される駆動力は、第一実施形態に係るものと同一となる。
【００２７】
以上に述べたように、本実施形態に係る液圧シリンダシステム１３によれば、各駆動系５ａ、５ｂには４重の冗長度を有しつつ所望の出力の半分を出力可能なモータ１４ａ、１４ｂを備えるようにしつつ、モータ１４ａ、１４ｂの出力軸同士を接続部材８により接続してこれらを連動させることにより、全体として、所望の出力を得ることができ、かつ４重の電気冗長度を有する駆動系として機能する。従って、このような構成によっても、モータの大型化を招くことなく、ひいては液圧シリンダシステム全体の大型化や質量の増大を招くことなく、所望の出力を得ることができしかも高い電気冗長度を備えた液圧シリンダシステムを実現できる。
【００２８】
次に、本発明の第三実施形態を、図３を参照して説明する。この第三実施形態の液圧シリンダシステム１６は、以下の点において第一実施形態の液圧シリンダシステム１と異なり、その他の点については第一実施形態の液圧シリンダシステム１と同一の構成を有する。以下の説明において、第一実施形態の液圧シリンダシステム１におけるものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。
【００２９】
本実施形態では、前記第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂ同士を連動可能に接続する接続部材８とモータ６ａ、６ｂとの間に、この接続部材８とモータ６ａ、６ｂとの間の動力の伝達をそれぞれ切断するための切断機構１７ａ、１７ｂを設けている。この切断機構１７ａ、１７ｂは、本実施形態ではスプリングを利用したクラッチ機構を利用して構成している。但し、接続部材８とモータ６ａ、６ｂとの間を破断し、モータ６ａ、６ｂ同士を連動させる際にはクラッチ部材を介してこれらを連動可能に接続する構成を採用することを妨げない。
【００３０】
本実施形態において、第１の駆動系５ａにモータ６ａの作動不良等の故障が生じた場合、コントローラ７ａは切断機構１７ａを作動させて接続部材８とモータ６ａとの間の動力の伝達を遮断する。このとき、第２の駆動系５ｂのモータ６ｂは前記第１の駆動系５ａのモータ６ａの作動不良の影響を受けることなく、運転を継続するので、第２のバルブ４ｂは引き続き作動し、従って第２のシリンダ３ｂも引き続き作動する。
【００３１】
逆に、第２の駆動系５ｂにモータ６ｂの作動不良等の故障が生じた場合、コントローラ７ｂは切断機構１７ｂを作動させて接続部材８とモータ６ｂとの間の動力の伝達を遮断する。このとき、第１の駆動系５ａのモータ６ａは前記第２の駆動系５ｂのモータ６ｂの作動不良の影響を受けることなく、運転を継続するので、第１のバルブ４ａは引き続き作動し、従って第１のシリンダ３ａも引き続き作動する。
【００３２】
ここで、モータ６ａ、６ｂの作動不良等の故障を検知する検知要素としては、例えば、前記制御装置に接続したコイルの温度を検知する温度センサ等が用いられる。そして、モータ６ａ、６ｂの作動不良等の故障が検知されたことの判定は、検知要素からコントローラ７ａ、７ｂに出力された信号に基づき行う。
【００３３】
本実施形態の構成によれば、第一実施形態に係る構成に係る効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。すなわち、前記第１及び第２の駆動系５ａ、５ｂのモータ６ａ、６ｂ同士を連動可能に接続する接続部材８とモータ６ａ、６ｂとの間に、この接続部材８とモータ６ａ、６ｂとの間の動力の伝達をそれぞれ切断するための切断機構１７ａ、１７ｂを設けているとともに、モータ６ａ、６ｂの作動不良等の故障が検知された際にこの切断機構１７ａ、１７ｂを作動させるようにしているので、一方の駆動系に作動不良が発生しても、作動不良が発生していない他方の駆動系側は前記作動不良の影響を受けることなく、該駆動系側の液圧シリンダの作動を継続させることができる。
【００３４】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００３５】
例えば、上述した第一実施形態においては、２重の電気冗長度を有するモータ２個を接続部材により接続しているが、１重又は３重以上の電気冗長度を有するモータ２個を接続部材により接続するようにしてもよく、また、３個以上のモータを接続部材により接続するようにしてもよい。コントローラも２個によりモータを制御しているが、１個又は３個以上で制御してもよい。
【００３６】
また、上述した第二実施形態においては、４重の電気冗長度を有するモータ２個を接続部材により接続しているが、２重、３重、又は５重以上の電気冗長度を有するモータ２個を接続部材により接続するようにしてもよく、また、３個以上のモータを接続部材により接続してこれら３個以上のモータに同時に通電するようにしてもよい。コントローラも２個によりモータを制御しているが、１個又は３個以上で制御してもよい。
【００３７】
また、上述した第三実施形態においては、コントローラ７ａ、７ｂによって切断機構を作動させる形態を示したが、コントローラ７ａ、７ｂを介さずに一定荷重により接続部材８が破断又はすべることで接続が切れる構成としてもよい。
【００３８】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の液圧シリンダシステムの構成を採用すれば、駆動系のモータ同士を接続部材により連動可能に接続することにより、液圧シリンダの大型化及び質量の増大を防ぎつつ高い電気冗長度を実現することができる。【００４０】
また、バルブを駆動するためのモータの故障が検知された際に、前記接続部材とモータとの間の動力の伝達を切断するための切断機構を作動させるようにしているものであれば、一つの駆動系に作動不良が発生しても、作動不良が発生していない他の駆動系は前記作動不良の影響を受けることなく、該駆動系側の液圧シリンダの作動を継続させることができ、駆動系の作動不良に対する脆弱性を改善できる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１３、１６…液圧シリンダシステム
３ａ、３ｂ…シリンダ
４ａ、４ｂ…バルブ
５ａ、５ｂ…駆動系
６ａ、６ｂ、１４ａ、１４ｂ…モータ
８…接続部材
【図１】
2012070392.tif 000003
【図２】
2012070392.tif 000004
【図３】
2012070392.tif 000005
【国際調査報告】
2012070392.tif 000006
2012070392.tif 000007