(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドと、
上記シリンダ内に上記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、
タンクと、
上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、
上記ピストン側室と上記タンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、
上記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、
当該ポンプを駆動するモータとを備えたアクチュエータにおいて、
上記ロッド側室を上記タンクへ接続する排出通路と、
当該排出通路の途中に設けられて、上記ロッド側室の圧力の増加に対して開弁度合が増加し、上記ロッド側室から上記タンクに排出される流量が増加する圧力流量特性を有するパッシブ弁とを備え、
上記ポンプの駆動時に、上記パッシブ弁の圧力流量特性に基づいて上記モータの回転速度を制御することにより、出力する推力が制御される
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
シリンダと、
当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドと、
上記シリンダ内に上記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、
タンクと、
上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、
上記ピストン側室と上記タンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、
上記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、
当該ポンプを駆動するモータとを備えたアクチュエータにおいて、
上記ロッド側室を上記タンクへ接続する排出通路と、
当該排出通路の途中に設けられて、上記ロッド側室の圧力の増加に対して開弁度合が増加し、上記ロッド側室から上記タンクに排出される流量が増加する圧力流量特性を有するパッシブ弁とを備え、
上記ポンプの駆動時に、上記ポンプの摩擦トルクと上記シリンダ内の目標圧力に基づいて上記モータのトルクを制御する
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
上記パッシブ弁は、上記流量が上記ロッド側室の圧力の増加に対して比例して増加する圧力流量特性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
上記パッシブ弁は、上記流量が所定流量以上となると上記流量の増加に対する上記圧力の増加度合が上記流量が所定流量未満であるときの上記圧力の増加度合に比較して小さくなる圧力流量特性を有する
ことを特徴とする請求項１または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
上記ポンプの停止時は、上記パッシブ弁の圧力流量特性に応じて減衰力を発揮するダンパとして機能する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
上記モータを制御する電流ループを備え、
上記シリンダ内の目標圧力から上記電流ループへ与えるトルク指令を求め、上記モータを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
上記タンクから上記ピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、
上記ピストン側室から上記ロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路とを備えた
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
上記ポンプと上記ロッド側室との間に、上記ロッド側室から上記ポンプへ向かう液体の流れを防止する逆止弁を設けた
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
上記第一開閉弁および上記第二開閉弁は、電磁開閉弁であって、非通電時にバネによって遮断ポジションを採る
こと特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアクチュエータにあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。
【０００３】
そして、このアクチュエータは、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室へ液体を供給するポンプと、ポンプを駆動するモータと、ロッド側室をタンクへ接続する排出通路と、排出通路の途中に設けた可変リリーフ弁とを備えて構成されたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
このアクチュエータによれば、第一開閉弁と第二開閉弁を適宜開閉させることで出力する推力の方向を決定し、且つ、モータでポンプを定速度で回転させ、一定流量をシリンダ内へ供給するようにしつつ、可変リリーフ弁のリリーフ圧を調節することでシリンダ内の圧力を制御することで、所望する大きさの推力を望む方向へ出力することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６５７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のアクチュエータにあっては、推力の大きさをコントロールするために可変リリーフ弁が必要であるが、この可変リリーフ弁の構造が非常に複雑であって大型となり、駆動するためのドライバ（駆動装置）も必要であるため、アクチュエータが大型化し鉄道車両等への搭載性の点で難があり、また、全体コストが高く不経済であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、小型でかつ低コストなアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、上記ピストン側室と上記タンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、上記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、当該ポンプを駆動するモータとを備えたアクチュエータにおいて、上記ロッド側室を上記タンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられて、上記ロッド側室の圧力の増加に対して開弁度合が増加し、上記ロッド側室から上記タンクに排出される流量が増加する圧力流量特性を有するパッシブ弁とを備え、上記ポンプの駆動時に、上記パッシブ弁の圧力流量特性に基づいて上記モータの回転速度を制御することにより、出力する推力が制御されることを特徴とする。また、上記した目的を達成するため、本発明の他の課題解決手段は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、上記ピストン側室と上記タンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、上記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、当該ポンプを駆動するモータとを備えたアクチュエータにおいて、上記ロッド側室を上記タンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられて、上記ロッド側室の圧力の増加に対して開弁度合が増加し、上記ロッド側室から上記タンクに排出される流量が増加する圧力流量特性を有するパッシブ弁とを備え、上記ポンプの駆動時に、上記ポンプの摩擦トルクと上記シリンダ内の目標圧力に基づいて上記モータのトルクを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアクチュエータによれば、従来のアクチュエータに比較して小型で且つコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施の形態におけるアクチュエータの回路図である。
【図２】パッシブ弁における圧力流量特性を示す図である。
【図３】電流ループの一例を示す図である。
【図４】アクチュエータの推力とモータのトルクとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるアクチュエータ１は、基本的には、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、タンク７と、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１と、ロッド側室５へ液体を供給するポンプ１２と、当該ポンプ１２を駆動するモータ１５と、ロッド側室５をタンク７へ接続する排出通路１８と、排出通路１８の途中に設けたパッシブ弁１９とを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。また、上記ロッド側室５とピストン側室６には、この場合、作動油等の液体が充填されるとともに、タンク７には、液体のほかに気体が充填されている。アクチュエータ１の作動に使用される流体は、上記の液体の他、気体を用いることも可能である。なお、タンク７内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無い。
【００１２】
そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とするとともに第二開閉弁１１を閉じた状態とし、モータ１５でポンプ１２を駆動して、シリンダ２内へ液体を供給することで、このアクチュエータ１を伸長駆動させることができ、逆に、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とするとともに第一開閉弁９を閉じた状態とし、モータ１５でポンプ１２を駆動して、シリンダ２内へ液体を供給することで、アクチュエータ１を収縮駆動させることができるようになっている。
【００１３】
以下、各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図１中右端は蓋１３によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、上記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端を同じくシリンダ２内に摺動自在に挿入されているピストン３に連結してある。
【００１４】
なお、ロッド４の外周とシリンダ２との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画されるロッド側室５とピストン側室６には、上述のように液体として作動油が充填されている。
【００１５】
また、このアクチュエータ１の場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積がピストン側室６側の受圧面積の二分の一となるようになっており、伸長駆動時と収縮駆動時とでロッド側室５の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなるようになっており、アクチュエータ１の変位量に対する流量も伸縮両側で同じとなる。
【００１６】
詳しくは、アクチュエータ１を伸長駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態となってロッド側室５内とピストン側室６内の圧力が等しくなって、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に上記圧力を乗じた推力を発生し、反対に、アクチュエータ１を収縮駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通が断たれてピストン側室６をタンク７に連通させた状態となるので、ロッド側室５内の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生することになり、アクチュエータ１の発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一にロッド側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このアクチュエータ１の推力を制御する場合、伸長駆動、収縮駆動共に、ロッド側室５の圧力を狙った圧力に調節すればよいが、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなるので制御が簡素となり、加えて変位量に対する流量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室５の圧力でアクチュエータ１の伸縮両側の推力の制御をすることができる点は変わらない。
【００１７】
戻って、ロッド４の図１中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３には、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータ１を車両における車体と車軸との間に介装することができるようになっている。
【００１８】
そして、ロッド側室５とピストン側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外でロッド側室５とピストン側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。
【００１９】
第一開閉弁９は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジション９ｂと、ロッド側室５とピストン側室６との連通を遮断する遮断ポジション９ｃとを備えたバルブ９ａと、遮断ポジション９ｃを採るようにバルブ９ａを附勢するバネ９ｄと、通電時にバルブ９ａをバネ９ｄに対抗して連通ポジション９ｂに切換えるソレノイド９ｅとを備えて構成されている。
【００２０】
つづいて、ピストン側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジション１１ｂと、ピストン側室６とタンク７との連通を遮断する遮断ポジション１１ｃとを備えたバルブ１１ａと、遮断ポジション１１ｃを採るようにバルブ１１ａを附勢するバネ１１ｄと、通電時にバルブ１１ａをバネ１１ｄに対抗して連通ポジション１１ｂに切換えるソレノイド１１ｅとを備えて構成されている。
【００２１】
ポンプ１２は、この実施の形態の場合、モータ１５によって駆動されるようになっており、ポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するポンプとされており、その吐出口は供給通路１６によってロッド側室５へ連通され、吸込口はタンク７に通じて、モータ１５によって駆動されると、タンク７から液体を吸込んでロッド側室５へ液体を供給する。モータ１５は、コントローラＣから電流供給を受けて回転駆動されるようになっている。上述のようにポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用することができる。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転方向の切換が不要であるから、回転方向切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用することができる。
【００２２】
なお、供給通路１６の途中には、ロッド側室５からポンプ１２への液体の逆流を阻止する逆止弁１７を設けてある。
【００２３】
また、この実施の形態の場合、ロッド側室５とタンク７とが排出通路１８を通じて接続されており、この排出通路１８の途中には、ロッド側室５からタンク７へ流れる流体に対しての所定の圧力流量特性を備えるパッシブ弁１９が設けられている。
【００２４】
このパッシブ弁１９は、弁体１９ａと、弁体１９ａを背面側から附勢するばね１９ｂとを備えており、上流側であるロッド側室５から液体が供給されると液体の流れに所定の抵抗を与えるようになっていて、たとえば、図２に示すように、通過する流量に対して一義的に圧力損失が決まる圧力流量特性を備えている。弁体１９ａが開弁して上流側の圧力とともにばね１９ｂが縮んで開弁度合いが増加していく状況、つまり、流路面積が増加していく状況では、図２中線ａで示したように、流量に対して一定の傾きで圧力が増加し、開弁度合いが最大となるとそれ以上流路面積が増加することがなく、図２中線ｂに示したように、線ａより傾きが若干寝る特性となる。なお、パッシブ弁１９の圧力流量特性は、図２に示した特性に限られるものではなく、流量に対して圧力損失が一義的に決まる特性であればよい。
【００２５】
また、このアクチュエータ１の場合、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路２０と、タンク７からピストン側室６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路２１とが設けられている。
【００２６】
アクチュエータ１は、上述のように構成されており、続いて、このアクチュエータ１の作動について説明する。アクチュエータ１を作動させる場合、上述のようにロッド側室５の圧力を制御することでアクチュエータ１の伸縮両側の推力を制御することができる。
【００２７】
具体的な方法の一つとしては、パッシブ弁１９の圧力流量特性を利用してロッド側室５の圧力を調節することによって、アクチュエータ１の推力を所望の値に制御するものがある。
【００２８】
たとえば、アクチュエータ１に伸長方向の所望の推力を出力させる場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし、第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとし、さらに、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、シリンダ２とタンク７とは遮断状態におかれるとともに、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図１中左方へ押されアクチュエータ１は伸長作動を呈する。
【００２９】
そして、アクチュエータ１に出力させたい推力とロッド側室５の圧力とは上記したように比例関係にあるので、出力させたい推力に対応したロッド側室５の圧力が目標圧力となり、コントローラＣの演算処理によって求められる。また、アクチュエータ１に出力させたい推力については、図示はしないが、コントローラＣよりも上位の制御装置からコントローラＣに入力するようにしてもよいし、コントローラＣが所定の制御則に則って演算するようにしてもよい。ロッド側室５内の圧力を目標圧力にするには、先ほどのパッシブ弁１９の圧力流量特性を利用する。具体的には、目標圧力からパッシブ弁１９を通過する流量を求め、求めた流量通りにパッシブ弁１９に液体を供給してやれば、パッシブ弁１９での圧力損失が目標圧力と等しくなり、パッシブ弁１９内の圧力がタンク圧より目標圧力分高いので、パッシブ弁１９の上流のロッド側室５内の圧力が目標圧力となる。より詳細には、ポンプ１２から吐出された液体は、第二開閉弁１１が遮断ポジション１１ｃとなっているために、シリンダ２を介してはタンク７へ流れず、ポンプ１２が吐出した全流量がパッシブ弁１９を通過してタンク７へ戻されるから、ロッド側室５内の圧力は、パッシブ弁１９の圧力損失分だけタンク７内の圧力より高くなって、目標圧力に制御される。ロッド側室５内の圧力を目標圧力とすることができるポンプ１２の吐出流量が求まれば、モータ１５の回転速度が一義的に求まり、モータ１５を求めた回転速度に制御すれば、ロッド側室５内の圧力が目標圧力に調節され、アクチュエータ１の推力が所望する大きさに制御される。よって、コントローラＣは、目標圧力からパッシブ弁１９の流量を求め、この流量からモータ１５の回転速度を求め、モータ１５を求めた回転速度通りに制御する。モータ１５の回転速度の制御に当たり、モータ１５の回転速度をモニタして、フィードバック制御するようにすればよい。モータ１５がＡＣモータやブラシレスモータである場合、モータ１５のロータの位置をセンシングするセンサが必須であるので、このセンサを利用して回転速度をモニタすればよく、モータ１５がブラシ付きのモータであって特に回転速度をモニタするセンサを有していない場合には、別途、回転速度をモニタするセンサを設ければよい。なお、目標圧力から流量を求めるには、例えば、目標圧力が図２中αである場合、
これに対応する流量βを求めることができるのは当然であり、コントローラＣにてマップ演算を行って求めてもよいし、目標圧力をパラメータとした関数を用いて流量を求めてもよい。
【００３０】
反対に、アクチュエータ１に収縮方向の所望の推力を出力させる場合、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし、第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとし、さらに、モータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、ピストン側室６とタンク７とは連通状態におかれるとともに、ロッド側室５とピストン側室６とが遮断状態におかれてロッド側室５のみにポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図１中右方へ押されアクチュエータ１は収縮作動を呈する。
【００３１】
この場合もアクチュエータ１に出力させたい推力とロッド側室５の圧力とは上記したように比例関係にあるため、出力させたい推力に対応したロッド側室５の圧力が目標圧力となる。ロッド側室５内の圧力を目標圧力にするには、先ほどと同様にパッシブ弁１９の圧力流量特性を利用すればよい。この場合も、ポンプ１２から吐出された液体は、第一開閉弁９が遮断ポジション９ｃとなっているために、シリンダ２を介してはタンク７へ流れず、全流量がパッシブ弁１９を通過してタンク７へ戻されるので、先ほどと同様に、ポンプ１２の吐出流量を求め、この吐出流量からモータ１５の回転速度を求め、モータ１５を求めた回転速度に制御すれば、ロッド側室５内の圧力が目標圧力に調節され、アクチュエータ１の推力が所望する大きさに制御される。
【００３２】
なお、アクチュエータ１が伸長する際には、シリンダ２で液体が不足するので、ポンプ１２から液体がシリンダ２内に供給され、アクチュエータ１が収縮する際には、シリンダ２内で液体か過剰となるためシリンダ２内から排出通路１８を介してタンク７へ液体が排出される。つまり、アクチュエータ１が伸縮するとパッシブ弁１９を通過する流量が変化するので、アクチュエータ１の伸縮速度が高くなると、ロッド側室５内の圧力を目標圧力に追随させる際の制御応答性が劣化するので、ロッド側室５内の圧力を検出する圧力センサを設け、ロッド側室５内の圧力をフィードバックしてモータ１５の回転速度を制御するようにすれば、ロッド側室５内の圧力の目標圧力に対する追随性を向上させることができる。
【００３３】
次に、アクチュエータ１を作動させる具体的な方法の二つめとしては、モータ１５のトルクを制御することによってロッド側室５の圧力を調節して、アクチュエータの推力を所望の値に制御するものがある。
【００３４】
そして、アクチュエータ１に伸長方向の所望の推力を出力させる場合、第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとしモータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、シリンダ２とタンク７とは遮断状態におかれるとともに、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図１中左方へ押されアクチュエータ１は伸長作動を呈する。
【００３５】
この動作とともに、コントローラＣでモータ１５のトルクを調節してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節する。ここで、モータ１５のトルクでポンプ１２を駆動しており、ポンプ１２がロッド側室５の圧力を受けるため、ポンプ１２の吐出圧力に比例するモータ１５のトルクを調節することでロッド側室５の圧力を制御することができる。
【００３６】
具体的には、コントローラＣは、図３に示すように、トルク指令の入力を受けてモータ１５に流れる電流を制御する電流ループＬを備えており、電流ループＬは、モータ１５の図示しない巻線に流れる電流を検出する電流センサ３０と、トルク指令と電流センサ３０で検出した電流との偏差を演算する演算部３１と、演算部３１で求めた偏差から電流指令を生成する補償器３２とを備えている。補償器３２は、たとえば、比例積分補償や、比例微分積分補償といった周知の補償を行うが、上記以外の補償を行うようにしてもよい。
【００３７】
コントローラＣは、アクチュエータ１に出力させたい推力に対応するロッド側室５内の圧力である目標圧力を求め、この目標圧力を実現するのに必要なトルクである必要トルクを求め、この必要トルクを実現する電流指令をトルク指令として求める。なお、推力から目標圧力を求めることができ、目標圧力から必要トルクを求めることができ、必要トルクから電流指令であるトルク指令を求めることができるため、実際には、コントローラＣは、推力をパラメータとして、推力からトルク指令を直接に求めるようにすればよい。具体的には、モータ１５のトルクと推力との関係は、図４に示すように、ポンプ１２の摩擦トルクを切片とした一次式で近似することができるため、推力からトルク指令を簡単に求めることができる。そして、推力とこのトルク指令は、上記した電流ループＬに入力されて、モータ１５へ電流が供給され、モータ１５のトルクがトルク指令通りに制御され、これによりロッド側室５内の圧力が目標圧力通りに調節され、結果、アクチュエータ１が出力する推力が所望する推力の大きさ通りに制御されることになる。
【００３８】
逆に、アクチュエータ１に収縮方向の所望の推力を出力させる場合、第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとしモータ１５を駆動してポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。このようにすることで、ピストン側室６とタンク７とは連通状態におかれるとともに、ロッド側室５とピストン側室６とが遮断状態におかれてロッド側室５のみにポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図１中右方へ押されアクチュエータ１は収縮作動を呈する。
【００３９】
この動作とともに、上記した手順と同様にして、コントローラＣでモータ１５のトルクを調節してロッド側室５の圧力をロッド側室５の圧力とピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差とを乗じた値が上記所望の推力と同じとなるように調節すればよい。
【００４０】
このように、アクチュエータ１は伸長および収縮方向の双方向へ推力を発揮することができ、可変リリーフ弁を用いずパッシブ弁１９を設けることで、その推力を簡単に制御することができる。そして、本発明のアクチュエータ１によれば、簡単な構成で小型なパッシブ弁１９を用いているので、ドライバも不要となり、従来のアクチュエータと比較して、アクチュエータ１が小型となり、且つ、アクチュエータ１のコストが低減される。よって、アクチュエータ１の鉄道車両等のへの搭載性も飛躍的に向上し、より実用性が向上する。
【００４１】
また、圧力から流量を算出することができるので、パッシブ弁１９のオーバーライド特性の影響はなく、安価で小型なパッシブ弁を用いることができる。
【００４２】
ポンプ１２は一方向のみに吐出するので、回転切換時の容量変動の心配が無く安価なポンプ１２を使用でき、ポンプ１２の駆動源であるモータ１５にあっても回転方向切換において高い応答性が要求されることもないのでモータ１５をも安価なものを使用できる。
【００４３】
また、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を共に連通ポジション９ｂ，１１ｂとする場合には、シリンダ２内を介してポンプ１２から吐出される液体をタンク７へ戻すことができ、アクチュエータ１をアンロードすることができる。このアンロード時におけるポンプ１２からの液体供給および伸縮作動による液体の流れは、ロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっており、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、自立的にタンク７へ排出させることができ、推進力発生の応答性の悪化を阻止できるとともに、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減することができる。
【００４４】
さらに、上述のように液体の流れはロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっているので、ロッド側室５内とピストン側室６内に圧力が籠ってしまうことがなく、推力安定のための低圧優先シャトル弁を設ける必要が無いので、低圧優先シャトル弁の打音の問題が解消され、アクチュエータ１の静粛性が向上し、車両へ搭載しても車両搭乗者に不快感や不安感を抱かせることがない。
【００４５】
なお、このアクチュエータ１にあっては、整流通路２０と吸込通路２１を設けているので、外力によって強制的に伸縮させられる場合には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を共に遮断ポジション９ｃ，１１ｃとしてポンプ１２の駆動を停止させると、伸縮によってシリンダ２内から液体が押し出されパッシブ弁１９を介してタンク７へ液体が排出され、シリンダ２内で液体が不足する場合には液体がタンク７から吸込通路２１を介してシリンダ２内に供給されることになり、パッシブ弁１９の圧力損失に見合った減衰力を発揮するパッシブなダンパとしても機能することができる。つまり、第一開閉弁９と第二開閉弁１１が遮断ポジション９ｃ，１１ｃを採り、ポンプ１２が停止状態となるフェール時にあっても、アクチュエータ１はパッシブなダンパとして機能することができ、伸縮不能となってしまうことがない。
【００４６】
さらに、この実施の形態の場合、ポンプ１２の下流である供給通路１６の途中に逆止弁１７を設けているので、外力によってアクチュエータ１が強制的に伸縮させられる場合にあっても、ロッド側室５からポンプ１２への液体の逆流が阻止されるので、モータＭのトルクによる推力以上の推力を得ることができる。
【００４７】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１  アクチュエータ
２  シリンダ
３  ピストン
４  ロッド
５  ロッド側室
６  ピストン側室
７  タンク
８  第一通路
９  第一開閉弁
９ｃ  第一開閉弁における遮断ポジション
１０  第二通路
１１  第二開閉弁
１１ｃ  第二開閉弁における遮断ポジション
１２  ポンプ
１５  モータ
１６  供給通路
１７  逆止弁
１８  排出通路
１９  パッシブ弁
２０  整流通路
２１  吸込通路
Ｌ  電流ループ
【図１】
0005564541.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005564541.tif 000004
【図４】
0005564541.tif 000005