致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的致動(dòng)器具備缸體、以滑動(dòng)自如的方式插入到缸體內(nèi)的活塞、插入到缸體內(nèi)且連結(jié)于活塞的活塞桿、在缸體內(nèi)利用活塞劃分出的活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室、罐體、設(shè)置于將活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室之間連通的第一通路的中途的第一開閉閥、設(shè)置于將活塞側(cè)室與罐體之間連通的第二通路的中途的第二開閉閥、用于向活塞桿側(cè)室供給工作油的泵、用于驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)、將活塞桿側(cè)室與罐體連接的排出通路、以及設(shè)置于排出通路的中途且具有預(yù)定的壓力流量特性的被動(dòng)閥。
【專利說明】致動(dòng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種致動(dòng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]致動(dòng)器例如為了抑制鐵道車輛中的、相對(duì)于車身的行進(jìn)方向的左右方向的振動(dòng)而以安裝在車身與轉(zhuǎn)向架之間的方式使用。
[0003]在日本JP2010 - 65797A中公開了一種致動(dòng)器，該致動(dòng)器具備:伸縮體，其具有缸體、以滑動(dòng)自如的方式插入到缸體內(nèi)的活塞、插入到缸體內(nèi)并連結(jié)于活塞的活塞桿、以及利用活塞在缸體內(nèi)劃分出的活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室；罐體；第一開閉閥，其設(shè)置于將活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室連通的第一通路的中途；第二開閉閥，其設(shè)置于將活塞側(cè)室與罐體連通的第二通路的中途；泵，其用于向活塞桿側(cè)室供給液體；馬達(dá)，其用于驅(qū)動(dòng)泵；排出通路，其將活塞桿側(cè)室與罐體連接；以及可調(diào)溢流閥，其設(shè)置于排出通路的中途。
[0004]根據(jù)該致動(dòng)器，通過適當(dāng)?shù)厥沟谝婚_閉閥與第二開閉閥開閉來確定所輸出的推力的方向，利用馬達(dá)使泵以恒定速度旋轉(zhuǎn)，向缸體內(nèi)供給恒定流量，并且通過調(diào)節(jié)可調(diào)溢流閥的溢流壓來控制缸體內(nèi)的壓力，能夠向所希望的方向輸出所希望的大小的推力。
[0005]這樣的致動(dòng)器需要可調(diào)溢流閥，以便控制推力的大小。但是，可調(diào)溢流閥由于構(gòu)造非常復(fù)雜，因此比較大型，也需要用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器(驅(qū)動(dòng)裝置)。因此，存在致動(dòng)器大型化從而向鐵道車輛等安裝的安裝性變差、整體的成本增高且不經(jīng)濟(jì)的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供小型并且低成本的致動(dòng)器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的某方式，致動(dòng)器具備:缸體；活塞，其以滑動(dòng)自如的方式插入到該缸體內(nèi)；活塞桿，其插入到缸體內(nèi)且連結(jié)于活塞；活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室，該活塞桿側(cè)室與活塞室利用活塞在缸體內(nèi)劃分形成；罐體；第一開閉閥，其設(shè)置于將活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室之間連通的第一通路；第二開閉閥，其設(shè)置于將活塞側(cè)室與罐體之間連通的第二通路；泵，其用于向活塞桿側(cè)室供給工作流體；馬達(dá)，其用于驅(qū)動(dòng)該泵；排出通路，其將活塞桿側(cè)室與罐體連接；以及被動(dòng)閥，其設(shè)置于該排出通路且具有預(yù)定的壓力流量特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)施方式的致動(dòng)器的電路圖。
[0009]圖2是示出本實(shí)施方式的被動(dòng)閥的壓力流量特性的圖。
[0010]圖3是示出本實(shí)施方式的電流環(huán)的一例的圖。
[0011]圖4是示出本實(shí)施方式的致動(dòng)器的推力與馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0013]如圖1所示，本實(shí)施方式的致動(dòng)器I具備缸體2、以滑動(dòng)自如的方式插入到缸體2內(nèi)的活塞3、插入到缸體2內(nèi)且連結(jié)于活塞3的活塞桿4、利用活塞3在缸體2內(nèi)劃分形成的活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6、罐體7、設(shè)置于將活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6連通的第一通路8的中途的第一開閉閥9、設(shè)置于將活塞側(cè)室6與罐體7連通的第二通路10的中途的第二開閉閥11、用于向活塞桿側(cè)室5供給工作流體的泵12、用于驅(qū)動(dòng)該泵12的馬達(dá)15、將活塞桿側(cè)室5與罐體7連接的排出通路18以及設(shè)置于排出通路18的中途的被動(dòng)閥19，且該致動(dòng)器I構(gòu)成為單桿型的致動(dòng)器。另外，在活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6填充有工作油等工作液作為工作流體，并且，在罐體7除了填充有工作液之外還填充有氣體。在致動(dòng)器I工作中使用的工作流體除了上述液體之外也可以使用氣體。此外,罐體7內(nèi)不需要通過壓縮、填充氣體而形成加壓狀態(tài)。
[0014]第一開閉閥9使第一通路8處于連通狀態(tài)，并且使第二開閉閥11處于關(guān)閉狀態(tài)，利用馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)泵12而向缸體2內(nèi)供給工作流體，從而致動(dòng)器I進(jìn)行伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)。另外，第二開閉閥11使第二通路10處于連通狀態(tài)，并且使第一開閉閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，利用馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)泵12而向缸體2內(nèi)供給工作流體，從而致動(dòng)器I進(jìn)行收縮驅(qū)動(dòng)。
[0015]以下，對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)說明。缸體2為筒狀，圖1中的右端被蓋13封閉，在圖1中的左端安裝環(huán)狀的活塞桿引導(dǎo)件14。另外，以移動(dòng)自如的方式插入到缸體2內(nèi)的活塞桿4以滑動(dòng)自如的方式插入到活塞桿引導(dǎo)件14內(nèi)?；钊麠U4的一端向缸體2外突出，另一端連結(jié)于以滑動(dòng)自如的方式插入到缸體2內(nèi)的活塞3。
[0016]活塞桿4的外周與活塞桿引導(dǎo)件14之間由省略圖示的密封部件密封，由此，缸體2內(nèi)被維持為封閉狀態(tài)。而且，在利用活塞3在缸體2內(nèi)劃分形成的活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6中，如上所述那樣地填充有工作油作為工作流體。
[0017]在致動(dòng)器I中，活塞桿4的截面積為活塞3的截面積的二分之一，活塞3的活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積為活塞側(cè)室6側(cè)的受壓面積的二分之一。因此，若在伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)時(shí)與收縮驅(qū)動(dòng)時(shí)使活塞桿側(cè)室5的壓力相同，則伸縮這兩方產(chǎn)生的推力相等，相對(duì)于致動(dòng)器I的位移量的流量也在伸縮兩側(cè)相同。
[0018]詳細(xì)地進(jìn)行說明，在使致動(dòng)器I進(jìn)行伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)的情況下，由于成為活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6相連通的狀態(tài)，因此活塞桿側(cè)室5內(nèi)與活塞側(cè)室6內(nèi)的壓力相等，產(chǎn)生活塞3的活塞桿側(cè)室5側(cè)和活塞側(cè)室6側(cè)的受壓面積差與上述壓力的乘積的推力。相反，在使致動(dòng)器I進(jìn)行收縮驅(qū)動(dòng)的情況下，活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6的連通被切斷，成為活塞側(cè)室6與罐體7相連通的狀態(tài)，因此產(chǎn)生活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力與活塞3的活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積的乘積的推力。如此，致動(dòng)器I所產(chǎn)生的推力在伸縮這兩方為活塞3的截面積的二分之一與活塞桿側(cè)室5的壓力的乘積的值。因而，在控制致動(dòng)器I的推力的情況下，只要在進(jìn)行伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)、收縮驅(qū)動(dòng)的同時(shí)將活塞桿側(cè)室5的壓力調(diào)節(jié)為目標(biāo)壓力即可。由于活塞3的活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積設(shè)定為活塞側(cè)室6側(cè)的受壓面積的二分之一，因此在伸縮兩側(cè)產(chǎn)生相同推力的情況下，活塞桿側(cè)室5的壓力在伸長(zhǎng)側(cè)與收縮側(cè)相同，控制變簡(jiǎn)單。并且，在該情況下，相對(duì)于位移量的流量也相同，因此具有響應(yīng)性在伸縮兩側(cè)相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，即使在沒有將活塞3的活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積設(shè)定為活塞側(cè)室6側(cè)的受壓面積的二分之一的情況下，也依然能夠利用活塞桿側(cè)室5的壓力控制致動(dòng)器I的伸縮兩側(cè)的推力。
[0019]封閉活塞桿4的圖1中的左端與缸體2的右端的蓋13具備未圖示的安裝部，能夠?qū)⒅聞?dòng)器I安裝在車輛的車身與車軸之間。
[0020]活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6經(jīng)由第一通路8連通，在第一通路8的中途設(shè)置有第一開閉閥9。第一通路8雖在缸體2外將活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6連通，但也可以設(shè)置于活塞3。
[0021]第一開閉閥9是電磁開閉閥。第一開閉閥9包括:閥9a，其具有連通位置9b與切斷位置9c ;彈簧9d，其對(duì)閥9a施力以便成為切斷位置9c ;以及螺線管9e，其在通電時(shí)克服彈簧9d而將閥9a切換至連通位置％。在第一開閉閥9的閥9a處于連通位置9b時(shí)，開放第一通路8，活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6相連通。在第一開閉閥9的閥9a處于切斷位置9c時(shí)，活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6之間的連通被切斷。
[0022]活塞側(cè)室6與罐體7經(jīng)由第二通路10連通，在第二通路10的中途設(shè)置有第二開閉閥11。第二開閉閥11為電磁開閉閥。第二開閉閥11包括:閥11a，其具有連通位置Ilb與切斷位置Ilc ;彈簧lld，其對(duì)閥Ila施力以便成為切斷位置lie;以及螺線管lie，其在通電時(shí)克服彈簧Ild而將閥Ila切換至連通位置lib。在第二開閉閥11的閥Ila處于連通位置Ilb時(shí)，開放第二通路10，活塞側(cè)室6與罐體7相連通。在第二開閉閥11的閥Ila處于切斷位置Ilc時(shí)，活塞側(cè)室6與罐體7之間的連通被切斷。
[0023]泵12由馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)，僅向一個(gè)方向排出工作油。泵12的排出口經(jīng)由供給通路16而與活塞桿側(cè)室5連通，吸入口與罐體7連通。若泵12被馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)，則從罐體7吸入工作油并向活塞桿側(cè)室5供給工作油。馬達(dá)15從控制器C接受電流供給而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。如上述那樣，泵12因僅向一個(gè)方向排出工作油而不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)方向的切換動(dòng)作，完全不存在排出量在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切換時(shí)發(fā)生變化之類的問題。因此，泵12能夠使用低價(jià)的齒輪泵等。并且，由于泵12的旋轉(zhuǎn)方向始終是同一方向，因此驅(qū)動(dòng)泵12的驅(qū)動(dòng)源亦即馬達(dá)15也不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)方向的切換，從而不要求針對(duì)旋轉(zhuǎn)方向切換的高響應(yīng)性，相應(yīng)地，馬達(dá)15也能夠使用低價(jià)的馬達(dá)。
[0024]此外，在供給通路16的中途設(shè)有單向閥17，該單向閥17阻止工作油從活塞桿側(cè)室5向泵12逆流。
[0025]另外，活塞桿側(cè)室5與罐體7通過排出通路18而連接。在排出通路18的中途設(shè)置有被動(dòng)閥19，該被動(dòng)閥19針對(duì)于從活塞桿側(cè)室5向罐體7流動(dòng)的工作流體具有預(yù)定的壓力流量特性。
[0026]被動(dòng)閥19具備閥體19a和從背面?zhèn)葘?duì)閥體19a施力的彈簧19b，若作為從上游側(cè)的活塞桿側(cè)室5供給工作油，則對(duì)工作油的流動(dòng)付與預(yù)定的阻力。例如，如圖2所示，被動(dòng)閥19具備壓力損失相對(duì)于所通過的流量唯一確定的壓力流量特性。在閥體19a打開，彈簧19b伴隨著上游側(cè)的壓力縮短從而開閥幅度增加的狀況下，換句話說，在流路面積增加的狀況下，如圖2中線A所示，壓力相對(duì)于流量以恒定的斜率增加。當(dāng)開閥幅度最大時(shí)，由于游路面積不會(huì)繼續(xù)增加，因此如圖2中線B所示，形成斜率比線A略小的特性。此外，被動(dòng)閥19的壓力流量特性不限于圖2所示的特性，只要是壓力損失相對(duì)于流量唯一確定的特性即可。
[0027]在致動(dòng)器I中設(shè)有:整流通路20，其僅允許工作油從活塞側(cè)室6向活塞桿側(cè)室5流動(dòng)；以及吸入通路21，其僅允許工作油從罐體7向活塞側(cè)室6流動(dòng)。
[0028]接下來，對(duì)致動(dòng)器I的工作進(jìn)行說明。在使致動(dòng)器I工作的情況下，能夠通過如上述那樣控制活塞桿側(cè)室5的壓力來控制致動(dòng)器I的伸縮兩側(cè)的推力。
[0029]作為具體的方法之一，通過利用被動(dòng)閥19的壓力流量特性來調(diào)節(jié)活塞桿側(cè)室5的壓力，也能夠?qū)⒅聞?dòng)器I的推力控制為所希望的值。
[0030]例如，在使致動(dòng)器I輸出伸長(zhǎng)方向的所希望的推力的情況下，使第一開閉閥9處于連通位置9b，使第二開閉閥11處于切斷位置11c，并且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15，從泵12向缸體2內(nèi)供給工作油。這樣，缸體2與罐體7處于切斷狀態(tài)，并且活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6處于連通狀態(tài)，從泵12向活塞桿側(cè)室5與活塞室6這兩者供給工作油。其結(jié)果，活塞3被向圖1中的左方推壓，致動(dòng)器I進(jìn)行伸長(zhǎng)工作。
[0031]由于想要使致動(dòng)器I輸出的推力與活塞桿側(cè)室5的壓力如上述那樣成比例關(guān)系，因此與想要輸出的推力對(duì)應(yīng)的活塞桿側(cè)室5的壓力成為目標(biāo)壓力。利用控制器C的運(yùn)算處理求得這樣的目標(biāo)壓力。另外，對(duì)于想要使致動(dòng)器I輸出的推力，雖未圖示，既可以利用比控制器C處于上一級(jí)的控制裝置向控制器C輸入，也可以由控制器C根據(jù)預(yù)定的控制規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算。若要使活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力，則需要利用圖2所示的被動(dòng)閥19的壓力流量特性。具體地進(jìn)行說明，根據(jù)目標(biāo)壓力求得通過被動(dòng)閥19的流量，按照所求得的流量向被動(dòng)閥19供給工作油。若要根據(jù)目標(biāo)壓力求得流量，例如，在罐體壓力為大氣壓且目標(biāo)壓力為α的情況下，如圖2所示，通過根據(jù)被動(dòng)閥19的壓力流量特性圖讀取與壓力α對(duì)應(yīng)的流量β來求解。與目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的流量既可以利用控制器C基于這樣的壓力流量特性進(jìn)行映射運(yùn)算來求解，也可以使用以目標(biāo)壓力作為參數(shù)的函數(shù)來求解。這樣，被動(dòng)閥19處的壓力損失變?yōu)榕c目標(biāo)壓力相等。換句話說，通過按照如上述那樣求得的流量供給工作油，被動(dòng)閥19內(nèi)的上游側(cè)的壓力比罐體壓力亦即大氣壓高出目標(biāo)壓力的量，被動(dòng)閥19的上游的活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力成為目標(biāo)壓力。更詳細(xì)地進(jìn)行說明，從泵12排出的工作油因第二開閉閥11處于切斷位置Ilc而不會(huì)經(jīng)由缸體2流向罐體7，泵12所排出的全部流量通過被動(dòng)閥19返回罐體7。因此，活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力比罐體7內(nèi)的壓力高出被動(dòng)閥19的壓力損失的量。若求得能夠使活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力為目標(biāo)壓力的泵12的排出流量，則唯一地求出馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度。若將馬達(dá)15控制為所求得的旋轉(zhuǎn)速度，則活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力被調(diào)節(jié)為目標(biāo)壓力，致動(dòng)器I的推力被控制為所希望的大小。因此，控制器C根據(jù)目標(biāo)壓力求出被動(dòng)閥19的流量，根據(jù)該流量求出馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度，將馬達(dá)15控制為所求得的旋轉(zhuǎn)速度。對(duì)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度的控制只要監(jiān)控馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度并進(jìn)行反饋控制即可。由于在馬達(dá)15是AC馬達(dá)、無刷馬達(dá)的情況下，需要用于傳感檢測(cè)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)子的位置的傳感器，因此利用該傳感器監(jiān)控旋轉(zhuǎn)速度即可。在馬達(dá)15是帶刷的馬達(dá)且不具有用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)速度的傳感器的情況下，另外設(shè)置用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)速度的傳感器即可。此外，在罐體壓力不是大氣壓的情況下，根據(jù)圖2所示的壓力流量特性圖讀取與目標(biāo)壓力和罐體壓力之間的壓力差的壓力對(duì)應(yīng)的流量，將馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度控制為泵12排出所讀取的流量即可。這樣，被動(dòng)閥19處的壓力損失變?yōu)榕c目標(biāo)壓力和罐體壓力之間的壓力差相等，被動(dòng)閥19的上游側(cè)的壓力比罐體壓力高出該壓力差的量。因此，被動(dòng)閥19的上游的活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力。
[0032]相反，在使致動(dòng)器I輸出收縮方向的所希望的推力的情況下，使第一開閉閥9處于切斷位置9c，使第二開閉閥11處于連通位置11b，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15，從泵12向缸體2內(nèi)供給工作油。這樣，活塞側(cè)室6與罐體7處于連通狀態(tài)，并且活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6處于切斷狀態(tài)，從泵12僅向活塞桿側(cè)室5供給工作油。其結(jié)果，活塞3被向圖1中的右方推壓，致動(dòng)器I進(jìn)行收縮工作。
[0033]由于在該情況下，想要使致動(dòng)器I輸出的推力與活塞桿側(cè)室5的壓力也如上述那樣成比例關(guān)系，因此與想要輸出的推力對(duì)應(yīng)的活塞桿側(cè)室5的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力。若要使活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力為目標(biāo)壓力，只要與之前相同地使用被動(dòng)閥19的壓力流量特性即可。由于在該情況下，從泵12排出的工作油也因第一開閉閥9處于切斷位置9c而不會(huì)經(jīng)由缸體2流向罐體7，因此全部流量通過被動(dòng)閥19返回罐體7。因而，與上述情況相同，求出泵12的排出流量，根據(jù)該排出流量求出馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度，將馬達(dá)15控制為求得的旋轉(zhuǎn)速度，從而活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力被調(diào)節(jié)為目標(biāo)壓力，致動(dòng)器I的推力被控制為所希望的大小。
[0034]在致動(dòng)器I伸長(zhǎng)時(shí)，由于在缸體2中工作油不足，因此工作油從泵12供給到缸體2內(nèi)。另外，在致動(dòng)器I收縮時(shí)，在缸體2內(nèi)工作油過量，因此從缸體2內(nèi)經(jīng)由排出通路18向罐體7排出工作油。換句話說，當(dāng)致動(dòng)器I伸縮時(shí)，通過被動(dòng)閥19的流量發(fā)生變化，因此若致動(dòng)器I的伸縮速度升高，則使活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力跟隨于目標(biāo)壓力時(shí)的控制響應(yīng)性惡化。因此，如果設(shè)置用于檢測(cè)活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力的壓力傳感器，反饋活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力并控制馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度，則能夠提高活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力相對(duì)于目標(biāo)壓力的跟隨性。
[0035]接下來，作為第二個(gè)使致動(dòng)器I工作的具體方法，通過控制馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)活塞桿側(cè)室5的壓力，將致動(dòng)器的推力控制為所希望的值。
[0036]在使致動(dòng)器I輸出伸長(zhǎng)方向的所希望的推力的情況下，使第一開閉閥9處于連通位置％，使第二開閉閥11處于切斷位置11c，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15，從泵12向缸體2內(nèi)供給工作油。這樣，缸體2與罐體7之間處于切斷狀態(tài)，并且活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6之間處于連通狀態(tài)，從泵12向活塞桿側(cè)室5和活塞側(cè)室6這兩者供給工作油。其結(jié)果，活塞3被向圖1中的左方推壓，致動(dòng)器I進(jìn)行伸長(zhǎng)工作。
[0037]伴隨著該動(dòng)作，利用控制器C調(diào)節(jié)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)活塞桿側(cè)室5的壓力，以使得活塞桿側(cè)室5的壓力與活塞3的活塞側(cè)室6側(cè)和活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積差相乘的值為上述所希望的推力。利用馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)泵12，由于泵12承受活塞桿側(cè)室5的壓力，因此能夠通過調(diào)節(jié)與泵12的排出壓力成比例的馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩來控制活塞桿側(cè)室5的壓力。
[0038]具體而言，如圖3所示，控制器C具備接受轉(zhuǎn)矩指令的輸入并控制流向馬達(dá)15的電流的電流環(huán)L。電流環(huán)L具備:電流傳感器30，其用于檢測(cè)流向馬達(dá)15的未圖示的線圈的電流；運(yùn)算部31，其運(yùn)算轉(zhuǎn)矩指令與利用電流傳感器30檢測(cè)到的電流之間的偏差；以及補(bǔ)償器32，其根據(jù)利用運(yùn)算部31求出的偏差生成電流指令。補(bǔ)償器32例如進(jìn)行比例積分補(bǔ)償、比例微分積分補(bǔ)償之類的公知的補(bǔ)償，但也可以進(jìn)行上述以外的補(bǔ)償。
[0039]控制器C求出與想要使致動(dòng)器I輸出的推力對(duì)應(yīng)的活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力亦即目標(biāo)壓力，求出實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)壓力所必要的轉(zhuǎn)矩亦即必要轉(zhuǎn)矩，將實(shí)現(xiàn)該必要轉(zhuǎn)矩的電流指令作為轉(zhuǎn)矩指令求出。此外，能夠根據(jù)推力求出目標(biāo)壓力，能夠根據(jù)目標(biāo)壓力求出必要轉(zhuǎn)矩，能夠根據(jù)必要轉(zhuǎn)矩求出作為電流指令的轉(zhuǎn)矩指令，因此實(shí)際上，控制器C以推力作為參數(shù)，只要根據(jù)推力直接求出轉(zhuǎn)矩指令即可。具體而言，如圖4所示，馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩與推力之間的關(guān)系能夠近似為以泵12的摩擦轉(zhuǎn)矩為截距的一次方程式，能夠根據(jù)推力簡(jiǎn)單地求出轉(zhuǎn)矩指令。并且，推力與該轉(zhuǎn)矩指令被輸入到上述電流環(huán)L，向馬達(dá)15供給電流，馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩被控制為轉(zhuǎn)矩指令。由此，活塞桿側(cè)室5內(nèi)的壓力被調(diào)節(jié)為目標(biāo)壓力，結(jié)果，致動(dòng)器I所輸出的推力被控制為所希望的推力的大小。
[0040]相反，在使致動(dòng)器I輸出收縮方向的所希望的推力的情況下，使第一開閉閥9處于切斷位置9c，使第二開閉閥11處于連通位置11b，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15，從泵12向缸體2內(nèi)供給工作油。這樣，活塞側(cè)室6與罐體7之間處于連通狀態(tài)，并且活塞桿側(cè)室5與活塞側(cè)室6之間處于切斷狀態(tài)，從泵12僅向活塞桿側(cè)室5供給工作油。其結(jié)果，活塞3被向圖1中的右方推壓，致動(dòng)器I進(jìn)行收縮工作。
[0041]伴隨著該動(dòng)作，與上述順序相同地利用控制器C調(diào)節(jié)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)活塞桿側(cè)室5的壓力，以使得活塞桿側(cè)室5的壓力與活塞3的活塞側(cè)室6側(cè)和活塞桿側(cè)室5側(cè)的受壓面積差相乘的值為上述所希望的推力。
[0042]如此，致動(dòng)器I能夠向伸長(zhǎng)以及收縮方向這兩個(gè)方向發(fā)揮推力，在不使用可調(diào)溢流閥的前提下設(shè)置被動(dòng)閥19，能夠簡(jiǎn)單地控制該推力。根據(jù)本實(shí)施方式的致動(dòng)器1，由于以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使用小型的被動(dòng)閥19，因此不需要驅(qū)動(dòng)器，與以往的致動(dòng)器比較，致動(dòng)器I更小型，因此致動(dòng)器I的成本降低。因此，致動(dòng)器I向鐵道車輛等安裝的安裝性也顯著提高，實(shí)用性進(jìn)一步提聞。
[0043]另外，由于能夠根據(jù)壓力計(jì)算流量，因此不存在被動(dòng)閥19的超馳(overload)特性的影響，能夠使用低價(jià)且小型的被動(dòng)閥。
[0044]由于泵12僅向一個(gè)方向進(jìn)行排出，因此不用擔(dān)心旋轉(zhuǎn)切換時(shí)的容量變動(dòng)，能夠使用低價(jià)的泵12，也不要求泵12的驅(qū)動(dòng)源亦即馬達(dá)15在旋轉(zhuǎn)方向切換中的高響應(yīng)性，因此能夠使用低價(jià)的馬達(dá)15。
[0045]另外，在同時(shí)使第一開閉閥9與第二開閉閥11處于連通位置9b、llb的情況下，能夠使經(jīng)由缸體2內(nèi)從泵12排出的工作油返回罐體7，能夠卸去致動(dòng)器I的載荷。來自卸載時(shí)的泵12的工作油供給以及伸縮工作所帶來的工作油的流動(dòng)依次通過活塞桿側(cè)室5、活塞側(cè)室6，最終流回罐體7。因而，即使氣體混入活塞桿側(cè)室5或者活塞側(cè)室6內(nèi)，也能夠自主地向罐體7排出，能夠阻止推進(jìn)力產(chǎn)生的響應(yīng)性的惡化，并且不必頻繁地進(jìn)行用于恢復(fù)性能的維護(hù)，能夠減少維護(hù)方面的勞力與成本負(fù)擔(dān)。
[0046]并且，如上所述，工作油的流動(dòng)依次通過活塞桿側(cè)室5、活塞側(cè)室6，最終流回罐體7，因此在活塞桿側(cè)室5內(nèi)與活塞側(cè)室6內(nèi)不會(huì)積攢壓力。因而，不必設(shè)置用于使推力穩(wěn)定的低壓優(yōu)先換向閥，從而消除低壓優(yōu)先換向閥的撞擊聲的問題，致動(dòng)器I的靜音性提高，即便安裝于車輛也不會(huì)給車輛乘坐人員帶來不適感等。
[0047]另外，在本實(shí)施方式的致動(dòng)器I中設(shè)置有整流通路20與吸入通路21。因此，在致動(dòng)器I在外力的作用下強(qiáng)制伸縮的情況下，若使第一開閉閥9與第二開閉閥11同時(shí)處于切斷位置9c、llc并停止泵12的驅(qū)動(dòng)，則由于伸縮而從缸體2內(nèi)推出工作油經(jīng)由被動(dòng)閥19向罐體7排出，在缸體2內(nèi)工作油不足的情況下，工作油從罐體7經(jīng)由吸入通路21供給至缸體2內(nèi)。如此，本實(shí)施方式的致動(dòng)器I也能夠作為發(fā)揮與被動(dòng)閥19的壓力損失相抵的阻尼力的被動(dòng)的阻尼器發(fā)揮功能。換句話說，使第一開閉閥9與第二開閉閥11處于切斷位置9c、He,由于即使泵12處于停止?fàn)顟B(tài)，致動(dòng)器I也能夠作為失效保護(hù)裝置發(fā)揮被動(dòng)的阻尼器的功能，因此不存在致動(dòng)器I無法伸縮的情況。
[0048]并且，在本實(shí)施方式中，由于在泵12的下游即供給通路16的中途設(shè)置有單向閥17，因此即便在致動(dòng)器I在外力的作用下強(qiáng)制伸縮的情況下，也能夠阻止工作油從活塞桿側(cè)室5向泵12逆流，能夠獲得馬達(dá)M的轉(zhuǎn)矩所帶來的推力以上的推力。
[0049]以上，雖說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，上述實(shí)施方式僅示出本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其主旨不在于將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定為上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0050]本申請(qǐng)基于2012年8月13日向日本國(guó)專利廳提出申請(qǐng)的日本特愿2012 — 179155主張優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參照被編入本說明書。
【權(quán)利要求】
1.一種致動(dòng)器，其中， 該致動(dòng)器具備: 缸體； 活塞，其以滑動(dòng)自如的方式插入到該缸體內(nèi)； 活塞桿，其插入到上述缸體內(nèi)且連結(jié)于上述活塞； 活塞桿側(cè)室與活塞側(cè)室，該活塞桿側(cè)室與該活塞側(cè)室利用上述活塞在上述缸體內(nèi)劃分形成； 罐體； 第一開閉閥，其設(shè)置于將上述活塞桿側(cè)室與上述活塞側(cè)室之間連通的第一通路； 第二開閉閥，其設(shè)置于將上述活塞側(cè)室與上述罐體之間連通的第二通路； 泵，其用于向上述活塞桿側(cè)室供給工作流體； 馬達(dá)，其用于驅(qū)動(dòng)該泵； 排出通路，其將上述活塞桿側(cè)室與上述罐體連接；以及 被動(dòng)閥，其設(shè)置于該排出通路且具有預(yù)定的壓力流量特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 根據(jù)上述缸體內(nèi)的目標(biāo)壓力與上述被動(dòng)閥的壓力流量特性控制上述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度，從而控制所輸出的推力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 根據(jù)上述缸體內(nèi)的目標(biāo)壓力控制上述馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，從而控制所輸出的推力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 該致動(dòng)器還具備控制上述馬達(dá)的電流環(huán)， 根據(jù)上述缸體內(nèi)的目標(biāo)壓力求出付與上述電流環(huán)的轉(zhuǎn)矩指令，控制上述馬達(dá)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 該致動(dòng)器還具備: 吸入通路，其僅允許工作流體從上述罐體朝向上述活塞側(cè)室流動(dòng)；以及 整流通路，其僅允許工作流體從上述活塞側(cè)室向上述活塞桿側(cè)室流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 在上述泵與上述活塞桿側(cè)室之間還具備單向閥，該單向閥防止工作流體從上述活塞桿側(cè)室朝向上述泵流動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中， 上述第一開閉閥以及上述第二開閉閥是電磁開閉閥，在不通電時(shí)上述第一開閉閥和上述第二開閉閥在彈簧的作用下處于切斷位置。
【文檔編號(hào)】F15B11/02GK104364534SQ201380030553
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月13日
【發(fā)明者】小川貴之 申請(qǐng)人:萱場(chǎng)工業(yè)株式會(huì)社