(57)【要約】  リニアアクチュエータ用の流体ポンプであって、リニアアクチュエータは、流体チャンバ内に配置されロッドを支持するピストンの両側の流体チャンバの部分への及びそこからの流れを制御することにより伸長する又は引き込まれるロッドを含む。ポンプはロータリ式であり、リバーシブルであり、第１及び第２逆止バルブ（９８，１００）を含むバルブ構造と、第１及び第２シャトル（９２，１０２）であって、ポンプは、得た流体を、ピストンの一方の側の流体チャンバの一部分からピストンの他方の側の流体チャンバの他の部分へ、第１に流体を流体リザーバに戻すことなしに再分配することを可能にし、それによりポンプの効率を上げる第１及び第２シャトル（９２，１０２）とを含む。【選択図】図３
2016539299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、流体チャンバ内に配置されたピストンの両側に形成された前記流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された駆動ポンプ要素と、
前記駆動ポンプ要素の第１軸側に配置され、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れを可能にする第１流体流れ位置と、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れを可能にする第２流体流れ位置との間で可動の第１シャトルと、
前記駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第１取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第１逆止バルブと、
前記駆動ポンプ要素の前記第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第２取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第２逆止バルブと、
第２シャトルであって、前記駆動ポンプ要素の前記第２軸側に配置され、前記第１逆止バルブに前記開位置を取らせる第１位置と、前記第２逆止バルブに前記開位置を取らせる第２位置との間で可動の、第２シャトルと、を含み、
前記駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、前記第１シャトルの前記第１流体流れ位置への動きと、前記第１逆止バルブの前記開位置への動きと、前記第２シャトルの前記第２位置への動きと、をもたらし、前記駆動ポンプ要素の前記第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、前記第１シャトルの前記第２流体流れ位置への動きと、前記第２バルブの前記開位置への動きと、前記第２シャトルの前記第１位置への動きと、をもたらす、リニアアクチュエータ用の流体ポンプ。
【請求項２】
前記第１及び第２逆止バルブの各々は、
第１及び第２流体ポートを画定するバルブハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたボールと、
前記ボールを前記第１及び第２流体ポートの間の前記バルブハウジング内に形成されたバルブシートに対して付勢して、前記第１及び第２流体ポートの間の流体流れを防止するスプリングと、を含む、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記第１シャトルは前記第１及び第２流体流れ位置の間の中立位置へ可動である、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記第１シャトルが前記中立位置にあるとき、前記第１シャトルは、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止するように構成された第１及び第２ラビリンスシールを画定する、請求項３に記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記第１シャトルの両側に配置され、前記第１シャトルを前記第１及び第２流体流れ位置とは異なる中立位置へ付勢する第１及び第２スプリングをさらに含む、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項６】
前記第１シャトルは、前記中立位置にあるとき、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止する、請求項５に記載の流体ポンプ。
【請求項７】
流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、流体チャンバ内に配置されたピストンの両側に形成された前記流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された駆動ポンプ要素と、
前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の流体流れを制御するための手段と、
前記駆動ポンプ要素と前記第１及び第２取出しポートとの間の流体流れを制御するための手段と、を含み、
前記駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れと、前記駆動ポンプ要素から前記第１取出しポートへの流体流れと、前記第２取出しポートから前記駆動ポンプ要素への流体流れと、をもたらし、前記駆動ポンプ要素の前記第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れと、前記駆動ポンプ要素から前記第２取出しポートへの流体流れと、前記第１取出しポートから前記駆動ポンプ要素への流体流れと、をもたらす、リニアアクチュエータ用の流体ポンプ。
【請求項８】
前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の流体流れを制御するための前記手段は、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の前記第１流体流路に沿った流体流れを可能にする第１流体流れ位置と、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の前記第２流体流路に沿った流体流れを可能にする第２流体流れ位置との間で可動のシャトルを含む、請求項７に記載の流体ポンプ。
【請求項９】
前記シャトルは前記第１及び第２流体流れ位置の間の中立位置へ可動である、請求項８に記載の流体ポンプ。
【請求項１０】
前記シャトルは、前記シャトルが前記中立位置にあるとき、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止するように構成された第１及び第２ラビリンスシールを画定する、請求項９に記載の流体ポンプ。
【請求項１１】
前記シャトルの両側に配置され、前記シャトルを前記第１及び第２流体流れ位置とは異なる中立位置へ付勢する第１及び第２スプリングをさらに含む、請求項８に記載の流体ポンプ。
【請求項１２】
前記シャトルは、前記中立位置にあるとき、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止する、請求項１１に記載の流体ポンプ。
【請求項１３】
前記駆動ポンプ要素と前記第１及び第２取出しポートとの間の流体流れを制御するための前記手段は、
前記駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第１取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第１逆止バルブと、
前記駆動ポンプ要素の前記第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第２取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第２逆止バルブと、
シャトルであって、前記第１逆止バルブに前記開位置を取らせる第１位置と、前記第２逆止バルブに前記開位置を取らせる第２位置との間で可動に配置されたシャトルと、を含む、請求項７に記載の流体ポンプ。
【請求項１４】
リニアアクチュエータであって、
流体チャンバを画定するチューブと、
前記流体チャンバ内に配置されたピストンと、
前記ピストンとの動きのために前記ピストンに連結されたプッシュロッドと、
流体ポンプであって、
流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、前記ピストンの両側に形成された流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された駆動ポンプ要素と、
前記駆動ポンプ要素の第１軸側に配置され、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れを可能にする第１流体流れ位置と、前記取入れポートと前記駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れを可能にする第２流体流れ位置との間で可動の第１シャトルと、
前記駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第１取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第１逆止バルブと、
前記駆動ポンプ要素の前記第２軸側に配置され、閉位置と、前記駆動ポンプ要素と前記第２取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第２逆止バルブと、
第２シャトルであって、前記駆動ポンプ要素の前記第２軸側に配置され、前記第１逆止バルブに前記開位置を取らせる第１位置と、前記第２逆止バルブに前記開位置を取らせる第２位置との間で可動の第２シャトルと、を含み、
前記駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、前記第１シャトルの前記第１流体流れ位置への動きと、前記第１逆止バルブの前記開位置への動きと、前記第２シャトルの前記第２位置への動きと、をもたらし、前記駆動ポンプ要素の前記第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、前記第１シャトルの前記第２流体流れ位置への動きと、前記第２バルブの前記開位置への動きと、前記第２シャトルの前記第１位置への動きと、をもたらす、流体ポンプと、
前記駆動ポンプ要素に連結されたモーターと、を含む、リニアアクチュエータ。
【請求項１５】
前記第１及び第２逆止バルブの各々は、
第１及び第２流体ポートを画定するバルブハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたボールと、
前記ボールを前記第１及び第２流体ポートの間の前記バルブハウジング内に形成されたバルブシートに対して付勢して前記第１及び第２流体ポートの間の流体流れを防止するスプリングと、を含む、請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１シャトルは前記第１及び第２流体流れ位置の間の中立位置へ可動である、請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１シャトルが前記中立位置にあるとき、前記第１シャトルは、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止するように構成された第１及び第２ラビリンスシールを画定する、請求項１６に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１８】
前記第１シャトルの両側に配置され、前記第１シャトルを前記第１及び第２流体流れ位置とは異なる中立位置へ付勢する第１及び第２スプリングをさらに含む、請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１９】
前記第１シャトルは、前記中立位置にあるとき、前記第１及び第２流体流路に沿った流体流れを阻止する、請求項１８に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項２０】
前記駆動ポンプ要素の前記第１回転方向の回転は前記駆動ポンプ要素から前記リザーバへ戻る流体流れをもたらし、前記駆動ポンプ要素の前記第２回転方向の回転は前記リザーバから前記駆動ポンプ要素への流体流れをもたらす、請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項２１】
前記流体リザーバ内に配置された蓋と、
前記蓋を第１方向に付勢する手段と、をさらに含み、
前記蓋は、前記流体リザーバの流体容積を変更するために、前記第１方向と逆の第２方向に作用する流体圧力に応じて前記リザーバ内で可動である、請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リニアアクチュエータ用の流体ポンプに関する。特に、この開示は、作動効率、使用のフレキシビリティ及びパッケージングの向上を提供する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体制御されたリニアアクチュエータにおいて、複動ピストンは流体チャンバ内に配置され、流体チャンバから延在するアクチュエータロッドへ接続される。流体は、チャンバ内のピストンを動かし、ロッドを伸長させる又は引き込むために、ピストンの両側の流体チャンバへ供給され、そこから除去される。流体は、流体ポンプを使用して流体チャンバへ供給され、そこから除去される。リニアアクチュエータとともに使用される従来の流体ポンプはいくつかの欠点を有する。例えば、従来の流体ポンプは比較的非効率である。ピストンの一方の側の流体チャンバから除去される流体は、そこから流体がピストンの他方の側への分配のためにポンプを通じて引き出される流体リザーバへ戻される。長い流体流路及び流体流れを制御するためのかなりのバルブ要求に加え、流体をリザーバへ戻るよう方向づけるバルブを開くために必要な流体圧力は、ポンプの後ろ側の圧力を増加させ、ポンプを開始させるのに必要な力を増大させる。従来のポンプは、また、比較的複雑であり多数の構成要素をポンプ内の流体流れを導くために必要とし、それによりポンプ及びアクチュエータのサイズを増大させる。最後に、従来の流体ポンプ及びリニアアクチュエータは、ポンプにおける流体レベルに対する重力の影響に起因して特定の方法で方向づけられなければならない。
【０００３】
本明細書における発明者は、上記で特定された欠点の１つ又は複数を最少化する及び／又は無くすリニアアクチュエータ用の流体ポンプの必要性を認識している。
【発明の概要】
【０００４】
改良されたリニアアクチュエータ用の流体ポンプが提供される。特に、従来の流体ポンプに比べて作動効率、使用のフレキシビリティ及びパッケージングが向上した流体ポンプが提供される。
【０００５】
本教示の一実施形態によるリニアアクチュエータ用の流体ポンプは、流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、流体チャンバ内に配置されたピストンの両側に形成された流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングを含む。ポンプは、ハウジング内に配置された駆動ポンプ要素をさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第１軸側に配置され、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れを可能にする第１流体流れ位置と、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れを可能にする第２流体流れ位置との間で可動の第１シャトルをさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、駆動ポンプ要素と第１取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第１逆止バルブをさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、駆動ポンプ要素と第２取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第２逆止バルブをさらに含む。ポンプは、第２シャトルであって、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、第１逆止バルブに開位置を取らせる第１位置と、第２逆止バルブに開位置を取らせる第２位置との間で可動の、第２シャトルをさらに含む。駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、第１シャトルの第１流体流れ位置への動きと、第１逆止バルブの開位置への動きと、第２シャトルの第２位置への動きと、をもたらす。駆動ポンプ要素の第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、第１シャトルの第２流体流れ位置への動きと、第２バルブの開位置への動きと、第２シャトルの第１位置への動きと、をもたらす。
【０００６】
本教示の別の実施形態によるリニアアクチュエータ用の流体ポンプは、流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、流体チャンバ内に配置されたピストンの両側に形成された流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングを含む。ポンプはハウジング内に配置された駆動ポンプ要素をさらに含む。ポンプは、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の流体流れを制御するための手段と、駆動ポンプ要素と第１及び第２取出しポートとの間の流体流れを制御するための手段と、をさらに含む。駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れと、駆動ポンプ要素から第１取出しポートへの流体流れと、第２取出しポートから駆動ポンプ要素への流体流れと、をもたらす。駆動ポンプ要素の第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れと、駆動ポンプ要素から第２取出しポートへの流体流れと、第１取出しポートから駆動ポンプ要素への流体流れと、をもたらす。
【０００７】
本教示の一実施形態によるリニアアクチュエータは、流体チャンバを画定するチューブと、流体チャンバ内に配置されたピストンと、ピストンとの動きのためにピストンに連結されたプッシュロッドとを含む。アクチュエータは、流体リザーバとの流体連通用に構成された取入れポートと、ピストンの両側に形成された流体チャンバの第１及び第２部分との流体連通用に構成された第１及び第２取出しポートと、を画定するハウジングを有する流体ポンプをさらに含む。ポンプはハウジング内に配置された駆動ポンプ要素をさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第１軸側に配置され、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第１流体流路に沿った流体流れを可能にする第１流体流れ位置と、取入れポートと駆動ポンプ要素との間の第２流体流路に沿った流体流れを可能にする第２流体流れ位置との間で可動の第１シャトルをさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、駆動ポンプ要素と第１取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第１逆止バルブをさらに含む。ポンプは、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、閉位置と、駆動ポンプ要素と第２取出しポートとの間の流体流れを可能にする開位置との間で可動の第２逆止バルブをさらに含む。ポンプは、第２シャトルであって、駆動ポンプ要素の第２軸側に配置され、第１逆止バルブに開位置を取らせる第１位置と、第２逆止バルブに開位置を取らせる第２位置との間で可動の第２シャトルをさらに含む。駆動ポンプ要素の第１回転方向の回転は、第１シャトルの第１流体流れ位置への動きと、第１逆止バルブの開位置への動きと、第２シャトルの第２位置への動きと、をもたらす。駆動ポンプ要素の第１回転方向と反対の第２回転方向の回転は、第１シャトルの第２流体流れ位置への動きと、第２バルブの開位置への動きと、第２シャトルの第１位置への動きと、をもたらす。アクチュエータは駆動ポンプ要素に連結されたモーターをさらに含む。
【０００８】
本教示による流体ポンプは、リニアアクチュエータ用の従来の流体ポンプと比較して有利である。第１に、流体ポンプは従来の流体ポンプより効率的である。アクチュエータの位置が変更されると、アクチュエータ内のピストンの一方の側の流体チャンバから排出される流体は、第１に流体リザーバへ及びそれを通って送られるのとは対照的に、ポンプを通じて再生され、ピストン他方の側へ導かれる。ポンプ及びアクチュエータ内の流体流れをより効率的に送ることに加えて、本設計は、流体をリザーバへ導くバルブを開くのに通常必要なポンプの後ろ側への圧力を減少させる又は無くす。結果として、ポンプを作動するのに必要な力はより少ない。第２に、流体ポンプにおける多くの要素は複数の機能を実施し、ポンプにおける構成要素の数並びにポンプ及びアクチュエータのサイズの減少を可能にする。最後に、流体ポンプ及びポンプが用いられるアクチュエータは、通常はポンプの向き及びポンプ内の流体への重力の影響に関わらず機能し得る。
【０００９】
本教示の前述の及び他の態様、特徴、詳細、諸設備、及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲を読むことから、並びに添付図面をよく調べることから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本教示の一実施形態によるリニアアクチュエータの斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータの分解図である。
【図３】静止しているアクチュエータを備える流体ポンプを示す本教示の一実施形態による流体ポンプの断面図である。
【図４】本教示の一実施形態による流体ポンプの一部の平面図である。
【図５】アクチュエータのロッドが引き込まれるときの流体ポンプの動作を示す図３の流体ポンプの断面図である。
【図６】アクチュエータのロッドが伸長されたときの流体ポンプの動作を示す図３の流体ポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、同様の参照符号が様々な図における同一の構成要素を特定するために使用される図面を参照すると、図１〜２は、本教示の一実施形態によるリニアアクチュエータ１０を示す。アクチュエータ１０は、対象物を軸に沿って一列に前後に動かすために設けられる。アクチュエータ１０は、対象物を押す及び引く、又は対象物を持ち上げる及び降ろすのに使用されてもよく、例えばシート及び車いすリフトを含む車両構成要素の高さの調整、ブラシ及び芝刈り機の刃を含む機械構成要素の高さの調整、及びコンベヤ用ガイドの位置付けを含む幅広い種類の用途において使用されてもよい。特定された用途は、単に例示的なものであることを理解されたい。本教示によると、アクチュエータ１０は、アクチュエータハウジング１２、流体チャンバ１６を画定するチューブ１４、ピストン１８、ロッド２０、モーター２２、及びポンプ２４を含み得る。
【００１２】
ハウジング１２は、アクチュエータ１０の他の構成要素へ構造上の支持を提供し、異物及び夾雑物に由来するそれらの構成要素への損傷を防止する。ハウジング１２は、流体をポンプ２４とアクチュエータチューブ１４との間に送るための流体マニホールドを画定することもできる。ハウジング１２は、主本体２６、ヘッド２８及び端部キャップ３０を含み得る。
【００１３】
本体２６は、アクチュエータチューブ１４を支持するために設けられる。図２を参照すると、本体２６は、アクチュエータ１０を引き込む及び／又は伸長させるのに使用され得る流体を包含する流体リザーバ３２をさらに画定する。本体２６は、従来の金属又はプラスチックでできていてもよい。本体２６は、２つのセクション３４、３６へ分割することができる。セクション３４は、断面は実質的にＤの形であってもよく、複数の円周方向に間隔を空けて配されたＣの形の容器３８をタイロッド４０を受けるように構成された半径方向内側表面上に画定してもよい。タイロッド４０は、弾性材料でできていてもよく、ヘッド２８及び端部キャップ３０へ結合するためにねじ山を両端部に有していてもよい。タイロッド４０は、チューブ１４をヘッド２８と端部キャップ３０との間にクランプするが、チューブ１４内の圧力が所定の閾値を越えた場合に圧力を解放するためにヘッド２８及び端部キャップ３０がチューブ１４から分離されるのを可能にする。セクション３４は、セクション３４の長さに沿って延在し、流体をピストン１８のロッド側の流体チャンバ１６へ供給するように構成された流体導管４２をさらに画定する。導管４２は、流体カプラ４４を使用して流体チャンバ１６へ連結され得る。本体２６のセクション３６は、断面は略楕円であってもよく、セクション３４と共通の壁を共有してもよい。セクション３６は流体リザーバ３２を画定し得る。アクチュエータ１０の他の構成要素を備えるリザーバ３２を組み込むことにより、アクチュエータ１０の全体サイズ及び特に、アクチュエータ１０の全長は、従来のアクチュエータに比べて縮小されていてもよい。本教示の一態様によると、アクチュエータ１０は、リザーバ３２の容積を変更するための手段、例えば蓋４６及びスプリング４８を含み得る。
【００１４】
蓋４６は、流体リザーバ３２の一端をシールする。蓋４６は、本体２６のセクション３６内に受け入れられるように構成され、したがって実質的に楕円形であってもよい。しかしながら、蓋４６の形状は変化してもよく、本体２６のセクション３６により画定される流体リザーバ３２の形状に対して相補的であることを意図されることを理解されたい。図１を参照すると（ハウジング１２のセクション３６の一部は、明確にするために除去されている）、蓋４６は、蓋４６の周りに配置され、流体が蓋４６を越えて漏れるのを防止し、空気及び汚染物質が流体に入るのを防止するように構成された流体シール５０を含み得る。蓋４６は、リザーバ３２を通って延在するロッド５２を受けるように構成された蓋４６を通る１つ又は複数のボアを画定し得る。蓋４６は、ロッド５２上に支持され、蓋４６の位置及び流体リザーバ３２の容積を変更するためにロッド５２に沿って直線的に摺動するように構成されてもよい。適切な流体シールは、ロッド５２を囲む蓋４６におけるボア内に配置され得る。
【００１５】
スプリング４８は、蓋４６を一方向に付勢するための手段を提供する。スプリング４８はロッド５２の周りに配置されその上で支持されてもよい。各スプリング４８の一端は、蓋４６の側部と係合しそれに対して据え付けられ、一方反対側端部は、リザーバ３２の端部のヘッド２８の表面に係合し、それに対して据え付けられてもよい。スプリング４８は、流体圧力が無いときの蓋４６の動き、又はリザーバ３２における流体圧力の減少を引き起こすのに十分な比較的小さい付勢力を蓋４６へ加え、リザーバ３２内の流体の流体圧力の増大に屈し得る。
【００１６】
蓋４６及びスプリング４８の使用は、従来のアクチュエータに比べていくつかの利点を提供する。例えば、蓋４６及びスプリング４８は流体リザーバ３２の容積が変わることを可能にする。結果として、アクチュエータ１０は、アクチュエータ１０におけるロッド２０の伸長及び引き込み中の流体の様々な移動並びに流体の熱膨張及び収縮の結果としての変化する流体容積を操作することができる。可変の容積のリザーバ３２は、また、リザーバハウジングのサイズの変更の必要なしに、アクチュエータ用のストローク長さの変動を可能にする。スプリング４８は、また、圧力をリザーバ３２内の流体へ移すことによりポンプ空洞化から保護する。さらに、アクチュエータ１０の向きに関わらずスプリング付き蓋４６は、環境からリザーバ３２内の流体をシールするため、蓋４６及びスプリング４８は、アクチュエータ１０の、従来のアクチュエータであって、流体に作用する重力が通常は従来のアクチュエータにおける流体の環境による汚染の危険を冒すものを含む、従来のアクチュエータより幅広い様々な向きでの取付けを円滑にする。
【００１７】
図２を再び参照すると、ヘッド２８は、本体２６の一方の長手方向端部を閉鎖し、開口部５４であってそれを通じてアクチュエータロッド２０が伸長又は引き込まれ得る開口部５４を提供する。ヘッド２８は、また各タイロッド４０の一方の長手方向端部の近くでタイロッドを支持し得る。タイロッド４０は、ヘッド２８内のボアを通って延在してもよく、ナット５６及びワッシャを使用して適所に固定され得る。ガスケット５８は、ハウジング１２からの流体の漏れ及び汚染物質が入るのを防止するためにヘッド２８と本体２６との間に配置され得る。ワイパー６０及びシール６２は、アクチュエータロッド２０の伸長中の流体の漏れを防止するために、開口部５４内に配され得る。
【００１８】
端部キャップ３０は、本体２６の、ヘッド２８に対して反対側の長手方向端部を閉鎖し、各タイロッド４０の、ヘッド２８に対して反対側の長手方向端部を支持し得る。端部キャップ３０は、従来の留め具、例えばソケットヘッドキャップねじ６４を使用してポンプ２４に固定されてもよい。端部キャップ３０は、また、ポンプ２４とチューブ１４との間で流体を移すために、流体マニホールドの少なくとも一部を画定し得る。ガスケット６６は、ハウジング１２からの流体の漏れ及び汚染物質が入るのを防止するために、端部キャップ３０と本体２６との間に配置されてもよい。手動解放機構６８は、端部キャップ３０内に受け入れられてもよく、温度変化の場合にアクチュエータ１０を解放するのに使用されてもよい。機構６８は、ねじが切られた針であって針の周りに配置されたシールを有するねじが切られた針を含んでもよい。アクチュエータ１０の通常の動作の間、針及びシールが端部キャップ３０内に完全に据え付けられると、機構６８は、流体チャンバ１６及びリザーバ３２へ至る導管間の流体連通を阻止する。機構６８の回転は、針及びシールを取り外し、アクチュエータ１０内の圧力を解放するために導管間の流体流通を確立し、ロッド２０の手動での引き込み又は伸長を可能にする。
【００１９】
チューブ１４は、ピストン１８及びロッド２０の少なくとも一部を収納するように構成され、流体チャンバ１６であって、その中にピストン１８が配置される流体チャンバ１６を画定する。チューブ１４は、形状は円筒形であってもよく、ハウジング１２の本体２６内に受け入れられ、ハウジング１２内のタイロッド４１上に支持されるように構成される。図１を再び参照すると、チューブ１４内の流体チャンバ１６は、ピストン１８により２つの部分７０、７２に分割することができ、一方の部分７０は、ピストン１８のロッドなし側、他方の部分７２はピストン１８のロッド側にある。図２を再び参照すると、流体チャンバ１６の部分７０は、ハウジング１２の端部キャップ３０内に形成されるポート７４と流体連通していてもよい。部分７２は、端部キャップ３０内の別のポート７６から及び本体２６を通って延在する流体導管４２と流体連通していてもよい。流体は、以下に説明されるとおり、ピストン１８をチャンバ１６内で動かし、ロッド２０を伸長させる又は引き込むために、チャンバ１６の各部分７０、７２へ導入及び／又はそこから除去され得る。
【００２０】
ピストン１８は、ロッド２０の一方の長手方向端部を支持し、ロッド２０を伸長させる又は引き込むために、チャンバ１６内の流体圧力に応じてチューブ１４の流体チャンバ１６内を動かす。ピストン１８は、図示の実施形態では円形である。しかしながら、ピストン１８の形状は、変化してもよく、チューブ１４に相補的であることを意図されることを理解されたい。１つ又は複数の流体シールは、流体チャンバ１６の部分７０，７２間の液体の漏れを防止するために、ピストン１８の周りに配置されてもよい。
【００２１】
ロッド２０は、別の対象物（図示せず）の線形の運動を引き起こす。ロッド２０の一方の長手方向端部は、ピストン１８へ連結される。ロッド２０の反対側の長手方向端部は、工具７８として構成されることができるか、又は工具７８を支持し得る。工具７８の構成は、アクチュエータ１０の用途に依存して変わり得ることを理解されたい。
【００２２】
モーター２２は、チューブ１４内で流体を移動させ、及びロッド２０を伸長させる又は引き込むために駆動ポンプ２４に設けられる。モーター２２は、電気モーター、例えばステータ及びロータを備える交流モーター又はブラシ付き、若しくはブラシレスの直流モーターを含んでもよい。モーター２２は、ポンプ２４へ連結され、アクチュエータハウジング１２に平行な方向に長手方向に方向付けられ得る。
【００２３】
ポンプ２４は、リザーバ３２及び流体チャンバ１６の部分７０、７２の間で流体を移す及び分配するために設けられる。図３〜６を参照すると、ポンプ２４は、取入れポート８２及び取出しポート８４、８６並びに駆動及びアイドラギア８８、９０を画定するハウジング８０を含み得る。本発明の特定の実施形態及び態様によると、ポンプ２４は、取入れポート８２とギア８８、９０との間の流体流れを制御するための、例えばシャトル９２及びスプリング９４、９６などの手段、並びにギア８８、９０と取出しポート８４、８６との間の流体流れを制御するための、例えば逆止バルブ９８、１００及びシャトル１０２などの手段をさらに含んでもよい。
【００２４】
ハウジング８０は、構造上の支持をポンプ２４の他の構成要素へ提供し、異物及び夾雑物に由来するそれらの構成要素への損傷を防止する。ハウジング８０は、ギアハウジング部材１０４、取入れハウジング部材１０６及び取出しハウジング部材１０８を含むいくつかの部材を含み得る。図２を参照すると、ハウジング部材１０４、１０６、１０８は、従来の留め具１１０を使用して互いに連結されてもよく、流体の漏れを防止するための隣接する部材１０４、１０６、１０８間の流体シールを含み得る。
【００２５】
ギアハウジング部材１０４は、取入れ及び取出しハウジング部材１０６、１０８の間に配置されてもよい。部材１０４は、２つの円であって実質的にピーナッツ形の穴を形成するためにもう一方の中へ開口する２つの円の形状の空洞１１２を画定する。空洞１１２は、駆動及びアイドラギア８８、９０を受けるように、及びギア８８、９０上の歯が互いに係合可能となるように構成される。
【００２６】
取入れハウジング部材１０６は、ハウジング１２の端部キャップ３０と共に、流体リザーバ３２とギア８８、９０との間に流体を導くための流体マニホールドを画定する。図３を参照すると、ハウジング部材１０６は、リザーバ３２との流体連通用に構成された取入れポート８２と、ギアハウジング部材１０４内の空洞１１２と流体連通するポンプポート１１４、１１６の対と、を画定する。部材１０６は、シャトル９２及びスプリング９４、９６を受けるように構成された部材１０６にわたって延在する通路１１８をさらに画定する。
【００２７】
取出しハウジング部材１０８は、ハウジング１２の端部キャップ３０と共に、ギア８８、９０とチューブ１４との間に流体を導くための流体マニホールドを画定する。部材１０８は、流体チャンバ１６の部分７０、７２との流体連通用に構成された取出しポート８４、８６と、ギアハウジング部材１０４内の空洞１１２と流体連通する導管１２０、１２２の対と、を画定する。部材１０８は、逆止バルブ９８、１００と、シャトル１０２と、を受けるように構成された部材１０８にわたって延在する通路１２４をさらに画定する。
【００２８】
図４を参照すると、駆動及びアイドラギア８８、９０は、ピストン１８の動きと、ロッド２０の伸長又は引き込みと、を引き起こすためにポンプ２４及びアクチュエータ１０内に流体圧力を生じさせるギアポンプを含む。ギア８８、９０は従来の金属及び金属合金又はプラスチックから作られ得る。ギア８８、９０は、ハウジング８０内、特にギアハウジング部材１０４内の空洞１１２内に配置される。駆動及びアイドラギア８８、９０は、平行な軸１２６、１２８の周りでの回転のために構成される。駆動ギア８８はモーター２２から延在するシャフト（図示せず）上に支持され、いずれの回転方向にもモーター２２により駆動され得る。アイドラギア９０は平行なシャフト（例えば合わせくぎピン）上に支持され、駆動ギア８８と噛み合い、駆動ギア８８の回転に応じて回転する。駆動及びアイドラギア８８、９０は、逆の回転方向に回転し、ポンプ２４の一方の側からポンプ２４の他方の側へ流体を汲み出す。駆動及びアイドラギア８８、９０は、単に例示的なポンプ要素であることと、他の従来のポンプ形状が実装され得ることと、を理解されたい。したがって、ポンプは、駆動ポンプ要素を含むギア８８を備えるギア８８、９０を有する外部ギアポンプを含んでもよい一方で、ポンプは代替的に、例えば駆動ポンプ要素を含む内側ギアを備えるジロータポンプ、又は駆動ポンプ要素を含む偏心的駆動シャフトを備える半径方向ボールピストンポンプを含んでもよい。
【００２９】
図３を再び参照すると、シャトル９２及びスプリング９４、９６は、取入れポート８２とギア８８、９０との間の流体流れを制御するための手段を提供する。シャトル９２及びスプリング９４、９６は、ギア８８、９０の一方の軸側に配置される。シャトル９２は、流体流路１３０に沿った取入れポート８２とギア８８、９０との間の流体流れを可能にする流体流れ位置（図５）と、流体流路１３２に沿った取入れポート８２とギア８８、９０との間の流体流れを可能にする流体流れ位置（図６）と、流路１３０、１３２の両方に沿った流体流れを阻止する２つの流体流れ位置間の中立位置（図３）との間で可動である。シャトル９２は、形状が対称的な分割シャトル（図２を参照）を含んでもよい。シャトル９２は、シャトル９２の長手方向中心から等距離にある拡大部分１３４、１３６を含み得る。シャトル９２の各部分１３４、１３６は、ラビリンスシールであって、部分１３４、１３６の表面に形成され、シャトル９２が中立位置にあるときに流路１３０、１３２に沿った流体流れを阻止するために取入れハウジング部材１０６の表面と一致するように構成されたラビリンスシールを画定してもよい。スプリング９４、９６は、シャトル９２の両側に配置され、シャトル９２を中立位置へ付勢する。スプリング９４、９６は等しくかつ対向する力をシャトル９２へ加える。各スプリング９４、９６の一端は、シャトル９２の対応する端部に係合する。各スプリング９４、９６の反対側の端部は、取入れハウジング部材１０６の通路１１８内に配置された対応するシールドプラグ１３８、１４０内の凹部内に据え付けられる。
【００３０】
逆止バルブ９８、１００及びシャトル１０２は、ギア８８、９０と取出しポート８４、８６との間の流体流れを制御するための手段を提供する。逆止バルブ９８、１００及びシャトル１０２は、シャトル９２及びスプリング９４、９６に対してギア８８、９０の反対の軸の側に配置される。逆止バルブ９８、１００は各々、バルブハウジング１４２、１４４、ボール１４６、１４８及びスプリング１５０、１５２をそれぞれ含む。各バルブハウジング１４２、１４４は、それぞれ２つの部材１５４、１５６及び１５８、１６０であって、取出しハウジング部材１０８の通路１２４内に受け入れられるようサイズ決めされた２つの部材１５４、１５６及び１５８、１６０を含んでもよい。部材１５４、１５８は、対応するスプリング９４又は９６の一端のためのスプリングシート１６２、１６４を画定する。部材１５６、１６０は、スプリング部材１５４、１５８内のシート１６２、１６４に対向するボール１４６、１４８のためのバルブシート１６６、１６８を画定する。部材１５６、１６０は、一端に穴であってそれを通じてボール１４６又は１４８に係合するためにシャトル１０２が延在し得、バルブ９８又は１００が開かれるとそれを通じて流体が流れ得る穴をさらに画定する。部材１５６、１６０は各々、流体ポート１７０、１７２及び１７４、１７６の対をそれぞれさらに画定する。ボール１４６、１４８は、シャトル１０２からのボール１４６、１４８への力も流体圧力も無しにバルブ９８、１００をシールする及び閉鎖するよう設けられる。スプリング１５０、１５２は、部材１５４、１５８内のシート１６２、１６４とボール１４６、１４８との間に配置され、ボール１４６、１４８をバルブシート１６６、１６８に対して付勢して、バルブ９８、１００を閉位置へ付勢する。シャトル１０２は、取出しポート８４、８６とギア８８、９０との間の流体流路１７８、１８０に沿った流体流れを可能にする流体流れ位置（図５）と、取出しポート８４、８６とギア８８、９０との間の流体流路１７８、１８０に沿った流体流れを可能にする別の流体流れ位置（図６）と、流路１７８、１８０の両方に沿った流体流れを阻止する２つの流体流れ位置間の中立位置（図４）と、の間で可動である。シャトル１０２は、シャトル１０２の中立位置から離れるように動く際、対応するバルブ９８、１００の部材１５６、１６０における穴内に受け入れられるように構成されるシャトル１０２の両方の長手方向端部を備えて、形状は対称的であってもよい。
【００３１】
ここで図３及び５〜６を参照すると、ポンプ２４の動作がより詳細に説明される。図３は、モーター２２及びアクチュエータ１０が静止しており、アクチュエータ１０のロッド２０が静止している（すなわち伸長されても引き込まれてもいない）ときのポンプ２４の状態を示す。この状態において、シャトル９２はスプリング９４、９６により中立位置に維持され、取入れポート８２とポート１１４、１１６との間の流体流路１３０、１３２（図５及び６）はシールされる。スプリング９４、９６は、重力にかかわらずシャトル９２を中立位置に維持し、それによりアクチュエータ１０が従来のデバイスよりも多くの向きで使用されることを可能にする。シャトル１０２は、スプリング１５０、１５２がボール１４６、１４８をバルブシート１６６、１６８に対して付勢して逆止バルブ９８、１００を閉鎖すると、同様に中立位置に維持される。
【００３２】
図５は、ロッド２０が引き込まれるときのポンプ２４の動作を示す。モーター２２は、駆動ギア８８を一回転方向へ駆動し、逆の回転方向のアイドラギア９０の回転を引き起こす。ギア８８、９０の動きは導管１２２及びポート１１６内に位置する流体を加圧する。導管１２２内の流体圧力の増加は、バルブ１００内のシャトル１０２及びボール１４８の両方に力をかける。ボール１４８への流体圧力はボール１４８をスプリング１５２の力に抗してバルブシート１６８から離れるように押しやり、それにより流体流路１７８を生じさせる。同時に、シャトル１０２への流体圧力はシャトルをその中立位置から図５に示される流体流れ位置へ動かす。この位置において、シャトル１０２は、スプリング１５０の力に抗してボール１４６をバルブシート１６６から離れるように押しやり、それにより流体流路１８０を生じさせる。流体は、流路１７８に沿って、ギア８８、９０の高い圧力側から、バルブ１００内の導管１２２、ポート１７４、１７６を通って、及び取出しポート８６を通ってチャンバ１６の部分７２へ流れてピストン１８に抗して作用し、ロッド２０の引き込みを引き起こす。同時に、流体は、ピストン１８の動きにより、チャンバ１６の部分７０から移動される。この流体は流体流路１８０に沿って進み、取出しポート８４でポンプに２４入り、バルブ９８のポート１７２、１７０を通って進み、導管１２０へ入る。ギア８８、９０の回転に由来するポート１１６における流体圧力の増加も、シャトル９２をその中立位置から図５に示される流体流れ位置へ動かすよう押しやるシャトル９２への力をかける。この位置において、シャトル９２は、取入れポート８２及びリザーバ３２へ戻る流体の、ポンプ２４の高い圧力の側からの漏れを防ぐ。同時に、シャトル９２は、流体流路１３０をポート１１４から取入れポート８２へ開く。ピストン１８の一方の側のロッド２０の存在により、ロッド２０の引き込みは流体チャンバ１６内での流体容積の全体的な減少をもたらす。チャンバ１６から移動された流体の一部は最終的には流路１３０に沿ってリザーバ３２へ還流する。しかしながら本発明の一態様によると、残りはポンプ２４により再生され、チャンバ１６の部分７０からチャンバ１６の部分７２へ移動させられる。リザーバ３２へ戻る流体は、流体流路１３０に沿ってポート１１４から取入れポート８２へ進む。以上で検討されたとおり、図１〜２を参照すると、リザーバ３２は、流体容積の増大に順応するために戻ってくる流体の圧力に応じて蓋４６の動きを通じて拡張する。ロッド２０がいったん所定の位置に到達すると、モーター２２はギア８８、９０の回転を停止させる。シャトル９２の部分１３４の周りのラビリンスシールは、流体を徐々に漏らし、空洞１１２、導管１２０、１２２及びポート１１４、１１６における流体圧力を減少させる。流体圧力が無い場合、スプリング１５０、１５２は、ボール１４６、１４８をバルブシート１６６、１６８へ対して付勢してバルブ９８、１００を閉鎖し、シャトル１０２が中立位置（図３）へ戻り、スプリング９４、９６がシャトル９２をその中立位置（図３）へ戻す。
【００３３】
図６は、ロッド２０が伸長されているときのポンプ２４の動作を示す。モーター２２は、図５に示されるポンプ２４の動作に対して逆の方向に駆動ギア８８を駆動する。駆動ギア８８の回転は、ここでも駆動ギア８８に対して逆の回転方向のアイドラギア９０の回転を引き起こす。ギア８８、９０の動きは、導管１２０及びポート１１４内に位置する流体を加圧する。導管１２０内の流体圧力の増加は、力をバルブ９８内のシャトル１０２及びボール１４６の両方にかける。ボール１４６への流体圧力は、ボール９８をバルブシート１６６から離れるように、スプリング１５０の力に抗して押しやり、それにより流体流路１８０を生じさせる。同時に、シャトル１０２への流体圧力は、シャトル１０２をその中立位置から図６に示される流体流れ位置へ動かす。この位置において、シャトル１０２は、ボール１４８を、バルブシート１６８から離れるようにスプリング１５２の力に抗して押しやり、それにより流体流路１７８を生じさせる。流体は、流路１８０に沿って、ギア８８、９０の高い圧力側からバルブ９８の導管１２０を通って、バルブ１００内のポート１７０、１７２を通って及び取出しポート８４を通ってチャンバ１６の部分７０へ流れてピストン１８に当接し、ロッド２０の伸長を引き起こす。同時に、流体は、チャンバ１６の部分７２からピストン１８の動きにより移動させられる。この流体は、流体流路１７８に沿って進み、取出しポート９４でポンプ２４に入り、バルブ１００のポート１７６、１７４を通って進み、導管１２２へ入る。ギア８８、９０の回転に由来するポート１１４内の流体圧力の増加も、その中立位置から図６に示される流体流れ位置へ動かすよう押しやるシャトル９２への圧力をかける。この位置において、シャトル９２は、ポンプ２４の高い圧力側からの取入れポート８２及びリザーバ３２へ戻る液体の漏れを防ぐ。同時に、シャトル９２は、ポート１１６から取入れポート８２へ流体流路１３２を開く。ピストン１８の一方の側のロッド２０の存在により、ロッド２０の伸長は、流体チャンバ１６内の流体容積の全体としての増大をもたらす。本発明の一態様に従うと、流体は、ポンプ２４により再生され、チャンバ１６の部分７２からチャンバ１６の部分７０へ移動させられる。追加的な流体は、リザーバ３２から引き出され、流体流路１３２に沿って取入れポート８２からポート１１６へ進む。上記で検討されたとおり、図１〜２を参照すると、リザーバ３２は、流体容積の減少に順応するためにリザーバ３２内の流体圧力の減少を伴うスプリング４８に応じた蓋４６の動きを通じて収縮する。ロッド２０がいったん所定の位置に到達すると、モーター２２は、ギア８８、９０の回転を停止させる。シャトル９２の部分１３６の周りのラビリンスシールは、ゆっくりと流体を漏らし、空洞１１２、導管１２０、１２２及びポート１１４、１１６内の流体圧力を低下させる。流体圧力が無いと、スプリング１５０、１５２は、ボール１４６、１４８をバルブシート１６６、１６８に対して付勢してバルブ９８、１００を閉鎖し、シャトル１０２は中立位置（図３）へ戻り、スプリング９４、９６はシャトル９２をその中立位置（図３）へ戻す。
【００３４】
本教示による流体ポンプ２４は、リニアアクチュエータ用の従来の流体ポンプと比較して有利である。第１に、流体ポンプ２４は、従来の流体ポンプより効率的である。アクチュエータ１０の位置が変更されると、アクチュエータ１０内のピストン１８の一方の側のチャンバ１６から排出される流体は、第１に流体リザーバ３２へ及びそれを通って送られるのとは対照的に、ポンプ２４を通じて再生され、ピストン１８の他方の側へ導かれる。ポンプ及びアクチュエータ内の流体流れをより効率的に送ることに加えて、本設計は、流体をリザーバへ導くバルブを開くのに通常必要なポンプの後ろ側への圧力を減少させる又は無くす。結果として、ポンプを作動するのに必要な力はより少ない。第２に、流体ポンプ２４における多くの要素は複数の機能を実施し、ポンプ２４における構成要素の数並びにポンプ２４及びアクチュエータ１０のサイズの減少を可能にする。第３に、流体ポンプ２４及びアクチュエータ１０は、ポンプ２４及びアクチュエータ１０の向き並びにポンプ２４内の流体への重力の影響に関わらず通常に機能し得る。
【００３５】
本発明はその１つ又は複数の特定の実施形態を参照して示され説明されたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに様々な変更及び修正がなされ得ることは当業者により理解される。
【図１】
2016539299.tif 000003
【図２】
2016539299.tif 000004
【図３】
2016539299.tif 000005
【図４】
2016539299.tif 000006
【図５】
2016539299.tif 000007
【図６】
2016539299.tif 000008
【国際調査報告】
2016539299.tif 000009
2016539299.tif 000010