JP2007517176A - 油圧アクチュエータシステムのための冗長流量制御 - Google Patents

Abstract

油圧アクチュエータ（１１１）またはサーボアクチュエータのための冗長流量制御を与えるために２つまたはそれより多くの流量制御弁（１４０ａ，１４０ｂ）を用いることができる。流量制御弁はスリーブ（１４２ａ，１４２ｂ）及び一次制御スプール（１４６ａ，１４６ｂ）を有する。正常動作状態の下で、それぞれのバイパス制御スプールはスリーブに対して静止し、流量制御弁は4方向油圧流量制御弁として機能する。それぞれの流量制御弁は、遮断位置からバイパス位置に移動可能なバイパススプールを有するバイパス遮断弁（１６０ａ，１６０ｂ）に連結される。１つの流量制御弁に供給圧力不良が生じると、バイパススプールがバイパス位置に移動し、対応するアクチュエータピストンチャンバの圧力を下げる。一次制御スプール（１４６ａ，１４６ｂ）がロック状態になると、対応するバイパス制御スプールがスリーブ（１４２ａ，１４２ｂ）内で移動して、バイパス溝による制御圧力の帰還ラインへの振り向けを可能にし、よって、対応するアクチュエータピストンチャンバの圧力を下げる。

Description

本発明は油圧アクチュエータシステムに関し、特に油圧アクチュエータシステムのための冗長流量制御に関する。

油圧アクチュエータは様々な用途に用いられ、サーボ機構に油圧流量制御弁を備えた場合、機械及び構造体の制御に用いることができる。そのような用途において、油圧アクチュエータはサーボアクチュエータと称されることがある。アクチュエータ及びサーボアクチュエータには機械及び航空用途を含む数多くの用途がある。サーボアクチュエータは、回転翼及び固定翼の航空機で、航空機の飛行及び着陸中に操縦翼面に発生する大きな力に対抗し、その力を制御するために用いられ得る。例えば、サーボアクチュエータは、回転翼航空機においては制流板のような位置調整装置に、固定翼航空機においては前脚着陸装置、主脚着陸装置、速度ブレーキ操縦翼面、フラップ操縦翼面及び一次操縦翼面のような位置調整装置に、用いることができる。

上記及びその他のようないくつかの用途に対しては、縦連油圧ピストン、すなわち２つまたはそれより多くのヘッドを有するピストンの使用が望ましいことがあり得る。縦連ピストンに対しは、油圧システム、例えば操縦システムが、油圧システムの内の１つが故障した場合にも機能できるように、冗長流量制御弁及び油圧システムを用いることができる。２つのピストンヘッドが存在する場合、アクチュエータは縦連または双縦連のアクチュエータまたはサーボアクチュエータと称されることがある。

代表的な冗長双縦連サーボアクチュエータにおいては、必要な流量制御冗長度を与えるために２つの機械的流量制御弁が必要である。冗長度には、油圧源の故障がおこった場合または制御弁のロックがおこった場合、すなわち制御弁スプールがロックするかまたは制御弁のスリーブ内で動かなくなった状況において、アクチュエータに対して流量制御を与えることができる能力を含めることができる。例えば、航空機用途においては、１つの油圧システムの１つの油圧源の故障後に操縦士による別の油圧システムを備えるサーボアクチュエータの機械的操作を可能にする、故障−操作能力を冗長双縦連サーボアクチュエータが有することが望ましい。流量制御弁の内の１つのロックまたは不動化後に操縦士によるいずれの流量制御弁の機械的操作も可能にする、故障−操作能力を冗長双縦連サーボアクチュエータが有することも望ましい。

そのような安全目的のために様々な冗長サーボアクチュエータが用いられてきたが、これらの多くはシステム圧力が比較的高い油圧源を利用していた。一般にそのような圧力を測定すると、数１０００ポンド/平方インチ（ｐｓｉ）（１ｐｓｉ〜６.９×１０^３Ｐａ）になる。そのような高い圧力は、１つの油圧システムの故障後に不作動ピストン／シリンダ集成体のチャンバに大きなバイアス力を生じさせることができ、続いてこの力はオペレータよる故障したシステムの操作を困難にすることができ、したがって冗長アクチュエータシステムを有することの利点を無効にし得る。

上述した理由のため、故障アクチュエータシステムにおいて、故障後の圧力が低く、バイアス力が小さい、故障−操作能力を提供する油圧アクチュエータのための冗長流量制御が必要とされている。

本発明は、双油圧アクチュエータシステムを含むがこれには限定されない、冗長油圧アクチュエータシステムのための冗長流量制御弁システムに向けられる。

本発明の第１の実施形態には、縦連油圧アクチュエータとともに用いるための油圧流量制御システムを含めることができる。本流量制御システムは、スリーブ、スリーブ内に滑動可能なように配置されたバイパス制御スプール及びバイパス制御スプール内に滑動可能なように配置された一次制御スプールを有する流量制御弁集成体を備えることができる。アクチュエータの１つのピストンを制御する、供給ライン、帰還ライン、制御ライン、アクチュエータ伸出しライン、及びアクチュエータ引戻しラインに、バイパス遮断弁を油圧結合することができる。流量制御システムは、有向チェック弁及びレストリクター手段を有するレストリクター−チェック弁集成体も備えることができる。バイパス制御スプールは、１つまたはそれより多くの溝を有することができ、２つの制御端を有する制御溝を有することができる。

第２の実施形態にはサーボアクチュエータ制御システムを含めることができる。本システムは、第１のバイパススプール内に滑動可能なように配置された第１の一次制御スプール及びその内部に第１のバイパススプールが滑動可能なように配置された第１の固定スリーブを備えることができる。本システムは、第２のバイパススプール内に滑動可能なように配置された第２の一次制御スプール及びその内部に第２のバイパススプールが滑動可能なように配置された第２の固定スリーブを備えることができる。第１のバイパス遮断弁を第１の制御弁に油圧結合することができる。第２のバイパス遮断弁を第２の制御弁に油圧結合することができる。第１のレストリクター−チェック弁集成体を第１のバイパス遮断弁に油圧結合することができる。第２のレストリクター−チェック弁集成体を第２のバイパス遮断弁に油圧結合することができる。縦連油圧アクチュエータを第１の制御弁及び第２の制御弁に油圧結合することができる。第１及び第２のバイパス制御スプールはそれぞれ、第１及び第２の制御端をもつ制御溝を含む、１つまたはそれより多くの周溝を有する外周面を有することができる。

第３の実施形態には油圧アクチュエータのための冗長流量制御を与える方法を含めることができる。油圧流量制御システムの故障に応答して対応するアクチュエータの両側のシリンダチャンバ圧力を対応する帰還ラインに振り向けることができる。故障していない油圧流量制御システムの対応するピストンに流量制御を与えることができる。油圧供給ライン故障及び／またはアクチュエータロックに応答して、対応するアクチュエータの両側のシリンダチャンバ圧力を帰還ラインに振り向けることができる。バイパス遮断弁を遮断位置からバイパス位置へ移動させることによってシリンダチャンバ圧力を帰還ラインに振り向けることができる。バイパス制御スプールをヌル位置から変位させることによってシリンダチャンバ圧力を帰還ラインに振り向けることができる。制御スプールを変位させる工程には制御ラインを対応する帰還ラインに連結する工程を含めることができる。

本発明の上記及びその他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付される特許請求の範囲及び添付図面に関して、さらによく理解されることになろう。

本発明は、添付図面とともに読むべきである、以下の詳細な説明によって理解することができる。以下のいくつかの実施形態の詳細な説明は例示に過ぎず、本発明の範囲の限定を意味するものではない。

図１を参照すれば、一対の冗長油圧操縦システム１２０ａ、１２０ｂによる双縦連油圧アクチュエータ１１１の制御のためのサーボアクチュエータ制御システムすなわち主サーボ制御システム１００が示されている。図面において、末尾が「ａ」及び「ｂ」の参照数字は、注記されている場合を除き、第１及び第２の油圧流量制御システム、例えば１２０ａ及び１２０ｂのそれぞれの対応する要素を示す。

油圧流量制御システム１２０ａ，１２０ｂのそれぞれは、油圧流量制御弁１４０ａ，１４０ｂ、バイパス遮断弁集成体１６０ａ，１６０ｂ、及びレストリクターチェック弁集成体１７０ａ，１７０ｂを備えることができる。流量制御システム１２０ａ，１２０ｂのそれぞれは、双縦連油圧アクチュエータ１１１のシリンダ１０５ａ，１０５ｂ内のピストン１０４ａ，１０４ｂの位置を制御するために作用することができる。ピストン１０４ａ，１０４ｂは出力ロッド１０８を有する出力ピストン集成体の一部として連結させることができる。

いくつかの実施形態において、油圧流量制御システム１２０ａ，１２０ｂはそれぞれ、一方のシステムに影響するクラックが他方のシステムに伝搬し得る可能性を小さくするかまたは排除するために独立マニホールド１０２ａ，１０２ｂ内に収めることができる。第１及び第２のマニホールド１０２ａ，１０２ｂは堅固に結合することができ、第１及び第２のシリンダ１０５ａ，１０５ｂは堅固に結合することができる。例えば、シリンダ１０５ａ，１０５ｂはシリンダ１０５ａ，１０５ｂの中心グランド領域の周りに間隔をおいて設けられた高強度ボルトを用いて結合することができる。あるいは、油圧流量制御システム１２０ａ及び１２０ｂは単一のマニホールド内に収めることができる。

図１を続けて参照すれば、出力ロッド１０８は接続点３において構造体１、例えばヘリコプターの構造体またはフレームに結合することができる。流量制御システム１２０ａ，１２０ｂは、制流板出力ロッド及びボール端１１０のピストン１０４ａ，１０４ｂに対する伸出し及び引戻しを行い、よって取り付けられているいかなる要素も動かすために、油圧アクチュエータ１１１を制御することができる。例えば、ヘリコプター制流板７はロッド及びボール端１１０によってマニホールド１０２ｂに結合することができ、システム１００が制流板７に対する出力位置、レート及び負荷制御を与える。この態様においては、可動体型サーボアクチュエータ制御システムを達成することができる。

流量制御システム１２０ａ，１２０ｂの油圧流量性制御弁１４０ａ，１４０ｂのそれぞれは、外部スリーブ１４２ａ，１４２ｂ、バイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂ、及び一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂを有することができる。バイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂのそれぞれは、付帯するスリーブ１４２ａ，１４２ｂに嵌合し、それぞれの中で動くことができる。流量制御弁１４０ａ，１４０ｂは、（破線１０１ａで示されるように）一次制御スプール１４６ａ及び１４６ｂに連結された入力シャフトのような、連結手段すなわちリンク機構によって連結することができる。この結果、一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂは同じ機械的入力に応答して縦連で動くことができる。

一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂはバイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂ内で軸線に沿って動くことができる。スリーブ１４２ａ，１４２ｂ、バイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂ、及び一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂは、同心の、入れ子構成で配置することができる。一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂはバイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂに重ねることができる。いくつかの実施形態においては、一次制御スプール１４６ａ，１４６ｂ及びバイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂ及び付帯する溝及びオリフィスは共摺り（flow grinding）にかけることができる。すなわち「共摺り（flow-ground）」することができる。バイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂは同様に、スリーブ１４２ａ，１４２ｂに重ね、共摺りすることができる。それぞれの流量制御システムの外部スリーブ１４２ａ，１４２ｂは、適切な流量制御弁油圧ヌルアジャスター／ロック手段１１２ａ，１１２ｂ、例えば１つまたはそれより多くのねじ集成体によって所定の位置に保持することができる。流量制御弁１４０ａについて１つのアジャスター／ロック手段１１２ａしか示されていないが、流量制御弁１４０ｂについて示される第２のアジャスター／ロック手段１１２ｂと同様に、第２のアジャスター／ロック手段１１２ａも設けることができる。

中心合せ手段１５０ａ，１５０ｂがはたらいて、それぞれのバイパス制御スプール１４４ａ，１４４ｂを関係するそれぞれのマニホールド内のあらかじめ定められた位置につけることができる。いくつかの実施形態においては、例えば図４に示されるように、個別の内部及び外部の、入れ子にされたコイルスプリング及び保持器を含むがこれらには限定されない、バネ集成体を適する中心合せ手段として用いることができる。

バイパス遮断弁１６０ａ，１６０ｂは流量制御弁１４０ａ，１４０ｂに油圧結合することができる。バイパス遮断弁１６０ａ，１６０ｂはシャトル弁とすることができ、例えばバイアスバネのような、バイアス手段１６４ａ，１６４ｂによって位置決めされるバイパススプール１６２ａ，１６２ｂを有することができる。流量制御システム１２０ａ，１２０ｂのそれぞれに対し、それぞれのバイパス遮断弁１６０ａ，１６０ｂは、（ｉ）正常動作中の供給ライン１３０ａ,１３０ｂから流量制御弁への油圧液の連続供給を可能にするため、及び（ii）供給不良または制御弁ロックがおこった場合に伸出し及び引戻しラインの制御圧力を帰還ラインに振り向けるために、機能することができる。

特定の油圧流量制御システム、例えば１２０ａでの動作条件に依存して、バイパススプール１６２ａ，１６２ｂは、図１に示されるような第１の位置から、図２に示されるような第２の位置に移動することができる。スイッチ１６５ａ，１６５ｂは、いくつかの実施形態において、マイクロスイッチとすることができ、バイパススプール１６２ａ，１６２ｂがバイパス位置にあるときを示すことができる。

スイッチ１６５ａ，１６５ｂは、バイパススプール、例えば１６２ａの位置を示すためにバイパス遮断弁１６０ａ，１６０ｂのそれぞれに対して設けることができる。スイッチ１６５ａ，１６５ｂは１本またはそれより多くの電気リード線１６６で接続することができ、電気コネクタ１６８を介してアクセスすることができる。

レストリクター−チェック弁集成体１７０ａ，１７０ｂはバイパス遮断弁１６０ａ、１６０ｂに油圧結合することができる。レストリクター−チェック弁集成体１７０ａ，１７０ｂは、有向チェック弁１７１ａ，１７１ｂ及び、例えば、寸法が十分小さいオリフィスまたはアパーチャとすることができる、レストリクター手段１７４ａ、１７４ｂを有することができる。有向チェック弁１７１ａ，１７１ｂは、バイパススプール１６２ａ，１６２ｂによって変位させられる油圧液の、付帯する供給ライン１３０ａ，１３０ｂへの移動を可能にすることができる。レストリクター手段は、以下でさらに詳細に説明するように、制御圧力にある流体を、体積流量を制限しながら、一定の条件においてバイパススプール１６２ａ，１６２ｂを移動させるために用いることを可能にすることができる。

次に図２を参照すれば、油圧流量制御システム１２０ａが供給圧力不良状態にある、図１のシステム１００が示される。図示される状態では、例えば、油圧供給ライン１３０ａに漏れが生じた場合におこるであろうように、供給インレット１３０ａにおける油圧供給圧力が正常供給圧力より下がる。

油圧流量制御システム１２０ｂのバイパススプール１６２ｂは、油圧流量制御システム１２０ｂの正常動作状態に対する、第１の位置すなわち「遮断」位置に示され、油圧流量制御システム１２０ａのバイパススプール１６２ａは第２の位置すなわち「バイパス」位置に示される。遮断位置において、バイパススプール１６２ｂの一端での供給圧力にある油圧液からの力はバイアス手段１６４ｂ、例えばバネの反力より大きい。この結果、バイパススプール１６２ｂは遮断位置に保持され、図５に関してさらに詳細に説明するように、関係する油圧回路ラインすなわち通路にあるいくつかのポートを遮断する。遮断位置では、バイパススプールの溝が供給ラインと揃えられ、全供給圧力下の油圧液が制御弁１４０ｂに流れることを可能にする。

例えば、図２の油圧流量制御システム１２０ａに示されるような、供給圧力不良がおこった場合、バイアス手段１６４ａ，１６４ｂがバイパススプール１６２ａ，１６２ｂをバイパス位置まで押す。バイパス位置においては、以下でさらに詳細に説明するように、シリンダ１０５ａ，１０５ｂの伸出し及び引戻しチャンバからの圧力が対応する帰還ライン１７５ａ，１７６ｂに振り向けられ、ピストン１０４ａ，１０４ｂに作用する圧力が大きく下がる。

図３は、油圧流量制御システム１２０ｂは正常に動作しているが、油圧流量制御システム１２０ａは故障すなわちロック状態になっている動作状態にある図１のシステム１００を示す。バイパス制御スプール１４４ａに対してロックされ、不動状態になった、流量制御弁１４０ａの一次制御スプール１４６ａが示される。図１及び２に示されるように、操縦士が機械的入力レバー４及び入力シャフト１０１ａによって機械的ニュートラル位置に対して変位させた、バイパス制御スプール１４４ａが示される。正常に動作している流量制御システム１２０ｂは、流量制御システム１２０ａのロックした一次制御スプール１４６ａによる影響を受けない。

図４は一実施形態にしたがう冗長流量制御のための代表的な流量制御弁４００の拡大図を示す。流量制御弁４００はマニホールド４０３ｂ内に設けることができ、バイパス制御スプール４４４内に一次制御スプール４４６を収めることができる。バイパス制御スプール４４４はスリーブ４４２内に受け入れることができる。入力レバーアタッチメントすなわち入力端４０１は、一次制御スプール４４６に制御力を伝えるためにはたらくことができる。スリーブ４４２は、流量制御弁４００の油圧ヌルを設定及び調節するために動作させることができる、１つまたはそれより多くのスリーブアジャスター／ロック、例えば４０２によってマニホールド４０３ｂに保持することができる。スリーブアジャスター／ロック４０２は、双制御弁システム（例えば図１のシステム１００）の別の流量制御弁（図示せず）に付帯する第２のマニホールド４０３ａのいくつかの部分を貫通することができ、スリーブ４４２のアパーチャ４０６に受け入れられ得る円錐形の先端４０４を有することができる。

一次制御スプール４４６は所望の数の、例えば図示されるように４つの、ランド４９０を有することができ、バイパス制御スプール４４４に重ねて、共摺りすることができる。一次制御スプール４４６への機械的入力はいずれか既知の手段によることができ、一次制御スプール４４６の、例えば入力端４０１において、溝に嵌め込まれた球形ボールレバーを有することができる。一次制御スプール４４６の位置は、入力端４０１に機械的に入力されるコマンドよって、例えば入力シャフト、例えば図１の入力シャフト１０１に操縦士が入力するコマンドによって、制御することができる。

スリーブ４４２とバイパス制御スプール４４４の間及びバイパス制御スプール４４４と一次制御スプール４４６の間のそれぞれの直径クリアランスは、いずれか適する大きさすなわち寸法とすることができる。いくつかの実施形態において、直径クリアランスは０.００１インチ（０.０２５４ｍｍ）のオーダーにあることができる。取外し可能なカバー４３０を、流量制御弁４００へのアクセスを可能にするために備えることができ、図示されるようにボルト４３４及びワッシャ４３２でマニホールド４０３ｂに取り付けることができる。

スリーブ４４２は溝４４３及び流路４４５及びオリフィス４９３を有することができる。溝４４３により、スリーブ４４２の周面を回して油圧液を流すことができる。流路４４５及びオリフィス４９３により、スリーブ４４２の径方向に油圧液を流すことができる。供給ライン４７８を、図示されるように、スリーブの溝４４３及び流路４４５に連結することができる。伸出し制御ライン４７６及び引戻し制御ライン４７２をスリーブ４４２の溝４４３及び流路４４５に連結することができる。図４に示されるように、伸出し制御ライン４７６及び引戻し制御ライン４７２の上部及び下部は、それぞれ、バイパス遮断弁、例えば図１の１６０ｂ、及び関連するシリンダ、例えば図１の１０５ｂ、に通じることができる。あるいは、伸出し制御ライン及び引戻し制御ラインは逆の構成でバイパス遮断弁及びシリンダに接続することができる。

バイパス制御スプール４４４も油圧液を同様の流すことができる溝４４７及び流路４４９を有することができる。バイパス制御スプール４４４も液流を制御するためのオリフィス４９２を有することができる。バイパス制御スプール及びスリーブのそれぞれの溝及び流路のいくつかは径方向に揃えることができるが、径方向の位置の方位合せは必要ではない。バイパス制御スプール４４４，スリーブ４４２及び一次制御スプール４４６は、正常動作の下で４方向弁として動作する。それぞれの溝は、スリーブの外周面をスリーブの内周面に接続する１つまたはそれより多くのオリフィスまたは流路を有することができる。バイパス制御スプールがオリフィス４９２を閉塞していない場合、油圧液はスリーブ４４２の外部の油圧ラインから、バイパス制御スプール４４４及び一次制御スプール４４６が配置されている、スリーブ内部に流れることができる。スリーブ４４２には７本の溝が示されているが、他の数の溝４４３も用いられ得ることは理解されるであろう。

バイパス制御スプール４４４はスリーブ４４２に重ねて、共摺りすることができる。バイパス制御スプール４４４は、正常動作状態においてスリーブ４４２上の流量計量スロットすなわち流路４４５に重なる、２つの共摺りされた帰還制御端４８２，４８４を有する制御溝４８０を有することができる。例えば図１のレストリクター手段１７４ｂからの、システム圧力にある油圧液を有する制御ライン４７４は、計量面すなわち制御端４８２，４８４に対応する２つのオリフィス４９３の間の溝４８０に、油圧結合することができる。正常動作に対するヌル位置においては、制御端４８２，４８４の重なりにより、制御ライン４７４と帰還ライン４７０，４７１の間のいかなる液流または圧力の漏れも最小限に抑えることができる。制御端４８２，４８４がスリーブ４４２及びオリフィス４９３に対して移動すると、制御ライン４７４の圧力が４７０及び４７１において連結された帰還ラインに振り向けられる。

バイパス制御スプール４４４は、（ｉ）正常な流量制御弁動作のための一次制御スプール４４６への液流源、及び（ii）図３の油圧流量制御システム１２０ａについて示されているような、バイパス制御スプール４４４と一次制御スプール４４６の間の、不動化またはロックに続くバイパス遮断弁のバイパス流量制御を提供するために機能することができる。スリーブ４４２は油圧供給ライン、帰還ライン、シリンダチャンバ制御ラインすなわち伸出しライン及び引戻しラインのため、及びバイパス遮断弁制御圧力のための、流量制御弁集成体４００の出入りポート形成を提供する。バイパス制御スプール４４４と一次制御スプール４４６の間でロックがおこった場合、バイパス制御スプール４４４はスリーブ４４２に対して滑り、バイパス溝４８０及び計量面、例えば４８２，４８４が制御チャンバ、例えば図５の５１１の圧力を、例えば４７０及び４７１において帰還ライン圧力に振り向けるであろう。

中心合せ手段４５０は、バイパス制御スプール４４４の位置をスリーブ４４２に対してあらかじめ定められた位置にバイアスするためにはたらくことができる。いくつかの実施形態において、中心合せ手段４５０は、一対の入れ子にされた内部及び外部圧縮バネ４５２及び４５４，一対のバネ保持器４５６及びインサートピン４５７を有する隔離カバー４５０を有する、中心合せバネ集成体を有することができる。外部バネ４５４は一方の側のマニホールド／シリンダ集成体表面と他方の側のバネ保持器スリーブ表面の間であらかじめ荷重をかけておくことができる。内部バネ４５２は同じ保持器／スリーブ表面であらかじめ荷重をかけておくことができ、保持器はバイパス制御スプール４４４にピン止めすることができる。

一次制御スプール４４６がバイパス制御スプール４４４に対して不動になるかロックしてしまった場合、一次制御スプール４４６及びバイパス制御スプール４４４は機械的入力に応答して一緒に動くことができ、よって中心合せ手段４５０の内部バネ４５２または外部バネ４５４を圧縮する。一次制御スプール４４６は、冗長流量制御弁（図示せず）の圧力、例えばエンドチャンバ４５８を帰還圧力に平衡させることができる、中空流路４４８を有することができる。すなわち、流路４４８は、流量制御弁４００を備える冗長流量制御システムの帰還圧力平衡化を容易にすることができる。

対応するスリーブ／バイパス制御スプール集成体を、油圧ヌルが達成されるまで、それぞれの方向に調節することによって流量制御弁４００の一次制御スプール４４６のヌル調節を与えるために、１つまたはそれより多くのアジャスター／ロック４０２を用いることができる。この調節のため、入力レバー上の弁ストロークピンと嵌合する高硬度ピンツールの使用によって、入力レバーを機械的ヌルに保持することができる。油圧ヌルが達成されると、スリーブに対するいずれのアジャスターも、制御されているかまたはあらかじめ定められたトルクレベルに同時に固定され、マニホールド／シリンダ集成体に対してスリーブを所定の位置に確実に保持するためにマニホールド及び／またはシリンダ集成体にワイアーロックされる。制御されたトルクにより、スリーブ重ね嵌めの内径をスプール対スリーブ重ねクリアランスの歪み及びおそらくは減少から防止することができる。１つの流量制御システム、例えば図１の１４０ａは、他の流量制御システム（図示せず）に配置することができるヌルアジャスター／ロックによって油圧ヌルに調節することができる。ヌル調節及びロック機能を達成するために別のアジャスター／ロックを用いることができる。

冗長流量制御システムの残りの流量制御弁（図示せず）に備えられる対応する中心合せ手段によって与えられる相補的に対向する軸方向力のため、バイパス制御スプール４４４は中心合せされ、双方向性の荷重があらかじめかけられた状態の下においてあらかじめ定められた位置でスリーブ４４２に保持される。中心合せバネ集成体はあらかじめいずれの方向にも等しく荷重をかけることができ、（スプール中心線上の）変位方向においてバイパス制御スプールとスリーブの間のクリアランスがゼロであるように設計することができる。

いくつかの実施形態、例えば異なる油圧システム間のシステム間漏れが望ましくはない実施形態において、図示されるように運動用シール４６０，４６０_１，４６０_２を設けることができる。シール４６０はスリーブ４４２とマニホールド４０３ｂの間の漏れを小さくするようにはたらくことができる。シール４６０_１，４６０_２はスリーブ４４２とバイパス制御スプール４４４の間の漏れ、及びバイパス制御スプール４４４と一次制御スプールの間の漏れも、防止するように配置することができる。そのようなシールはエンドチャンバ４５８への油圧システム漏れを防止するかまたは最小限に抑えることができる。そのようなシールを必要に応じて設けることができ、設けられていても、付帯する流量制御弁には必要ではない。

次に図５を参照すれば、バイパス遮断弁５００の拡大図が示されている。バイパス遮断弁５００は、バイアス手段５０５によってあらかじめ定められた位置にバイアスされる、バイパススプール５０１を有することができる。バイアス手段の例には、バネ集成体、例えば受座５７９及び止め５０４をもつ１つまたはそれより多くのバネを含めることができるがこれには限定されない。

バイパス遮断弁５００は、マニホールド、例えば５２９内に設けることができ、付帯するピストン及びシリンダ（図示せず）に対する、制御またはバイパスされたシリンダチャンバライン、例えば伸出しライン５０９ｅ及び引戻しライン５０９ｒを帰還ライン５７６に振り向けることができる。バイパススプール５０１は、バイパスされるシリンダチャンバライン５０９ｅ及び５０９ｒが閉塞され、供給ライン５３０が関係する流量制御弁、例えば図４の４００に開放され、よって正常な流量制御弁流量制御を与える、第１の位置すなわち「遮断」位置から、シリンダチャンバライン５０９ｅ及び５０９ｒを帰還ライン５７６に連結する、第２の位置すなわち「バイパス」位置に移動することができる。

バイパススプール５０１は、（ｉ）例えば図２のレストリクター−チェック弁集成体１７０ａからの、制御ライン５７８におけるシステム圧力が不良になる、すなわち閾値より低下するか、あるいは（ii）バイパス制御スプール、例えば図４の４４４がロック故障の結果としてスリーブ、例えば図４の４４２に対して動いた場合に、遮断位置からバイパス位置に位置を変えることができる。状況（ｉ）または（ii）のいずれにおいても、バイパススプール５０１の一方の側で制御ライン５７８に連結されている制御チャンバ５１１内の圧力があらかじめ定められた閾値より低くなり、バイパススプール５０１は（図示される）遮断位置からバイパス位置、例えば図５における制御チャンバ５１１の左端に位置を変える。

バイパススプール５０１は、１つまたはそれより多くのランド５０２及び周溝５０３を有することができる。バイパススプール５０１は、中央ポート５１２及び流路５０６を有する、通路すなわち内部流路も有することができる。流路５０６は中央ポート５１２をランド５０２のいくつかの間でチャネルすなわち溝５０３に連結できる。流路５０６及び中央ポート５１２はドリルで開けるかまたは、放電加工（ＥＤＭ）を含むがこれには限定されない、その他の方法で形成することができる。

いくつかの実施形態において、システム圧力不良または流量制御弁不動故障を監視者またはオペレータに示すことができるように、バイパススプール５０１の位置を検出するためにマイクロスイッチ５２０を設けることができる。取り外し可能なマイクロスイッチカバー５２４によりマイクロスイッチ５２０へのアクセスが可能になる。改善された油圧シールのために運動用シール５２６_１及び５２６_２を設けることができる。圧力を逃がすために運動用シール５２６_１と５２６_２の間にベント５１０を設けることができる。マイクロスイッチ５２０を確実に固定するために１つまたはそれより多くのねじ５２２を使うことができる。バイパススプール５０１の動きを拘束するため並びにバネ止め５０４へのアクセス及びその位置決めを可能にするために保持器５０８を設けることができる。

図６は２つの流量制御システムを備える主サーボ制御アクチュエータシステム６００の一部を示し、それらの内の１つ、流量制御システム６２０ａが示される。流量制御システム６２０ａは流量制御弁６４０ａを備えることができ、バイパス遮断弁６６０ａも備えることができる。付帯する双ピストン縦連アクチュエータの、対応するシリンダ６１４ａ，ピストン６１５ａ，運動用シール６１１，６１９を有する出力ロッド６１０及び主シャフト６２１が示される。出力ロッド６１０はロッド及びボール端６０７及びブラケット６３３によって操縦機素または機体のような構造体６３１に連結することができる。図面には示していないが、第２の流量制御システムを、双ピストン縦連アクチュエータの第２のピストンに作用するため及び冗長流量制御機能を与えるために、示される特徴とともに用い得ることは当然である。

流量制御弁６４０ａはバイパス制御スプール６４４ａ内に一次制御スプール６４６ａを有することができる。スリーブ６４２ａ内にバイパス制御スプール６４４ａを受け入れることができる。スリーブ６４２ａは、溝６４３ａ，流路６４５ａ及びオリフィス６９８ａを有することができる。バイパス制御スプール６４４ａは、上述したように、溝６４７ａ，オリフィス６４９ａ及び流路６９７ａを有することができ、よって流量制御弁６４４ａは正常動作の下で４方向弁としてはたらく。バイパス制御スプール６４４ａは計量面すなわち制御端６８２ａ及び６８４ａをもつバイパス溝６４３ａも有することができる。スリーブ６４２ａの１つまたはそれより多くの溝６４３ａはバイパス帰還ライン６９６ａによって帰還回路すなわち帰還ライン６９０ａに連結することができる。ピストン６１５ａの伸出し及び引戻しのための制御ライン６９２ａ，６９４ａは、図示されるように、流量制御弁６４０ａ及びスリーブ６４２ａにピストン６１５ａを連結することができる。制御ライン６９２ａ，６９４ａは、ピストン６１５ａの相異なる側に、例えば伸出し面及び引戻し面すなわち６１８ａ側及び６１７ａ側に作用することができる。漏れを小さくするかまたは排除し、シリンダチャンバ圧力６１２ａ及び６１３ａを隔てるために、運動用シール６１６ａを設けることができる。

入力アタッチメント６０３ａをもつ入力レバーまたは入力端６０１ａは制御力を一次制御スプール６４６ａに伝えるためにはたらくことができる。入力レバーまたは入力端６０１ａ及び入力アタッチメント６０３ａは、２つの一次制御弁が縦連で動くように、付帯する流量制御システムの対応する入力集成体に連結することができる。流量制御弁６４０ａはマニホールド６０６ａ内に設けることができ、マニホールド６０６ａは第２の流量制御システム（図示せず）を収める第２のマニホールド６０６ｂに連結することができる。２つのマニホールド６０６ａ，６０６ｂは連結点で、例えばボルト連結として連結することができ、区分線６３２で示されるように互いに接することができる。スリーブ６４２ａは１つまたはそれより多くのスリーブアジャスター／ロック６０２ａによってマニホールド６０６ａに保持することができる。

内部バネ６５２ａ及び外部バネ６５４ａ，保持器６５６ａ及びピン６５８ａを含むバネ集成体を有する中心合せ手段６５０ａはスリーブ６４２ａに対してバイパス制御スプール６４４ａを位置決めし、あらかじめ荷重をかけることができる。カバー６５９ａが中心合せ手段及び／または制御弁６４０ａへのアクセスを可能にすることができる。

図６に示される動作状態は第１の油圧流量制御システム６２０ａへの供給ライン６３０ａにおけるシステム圧力低下不良または油圧液減損不良に相当する。供給ライン６３０ａの圧力があらかじめ定められた閾値より低下したとき、例えば油圧液漏れの場合は、制御ライン６８６ａの圧力も低下し、バネ６６９ａで与えられるバイアス力がバイパス遮断弁集成体６６０ａ内部でシャトルバルブまたはバイパススプール６６２ａを遮断位置からバイパス位置に移す。制御ラインの上部６７８ａ及び下部６８６ａに連結されたバイパス遮断弁制御圧力チャンバからの油圧液量は、バイパススプール６６２ａの位置変化を容易にするために，１方向チェック弁６７１ａを介して移すことができる。矢印で示されるような流れ遮断方向をもつチェック弁６７１ａは、オリフィスのようなレストリクター手段６７４ａも有するレストリクター−チェック弁集成体６７０ａの一部とすることができる。油圧液汚染物を除去するためにフィルタ６７３ａを供給ライン６３０ａに設けることができる。

図示されるように、バイパススプール６６２ａがバイパス位置にある場合、伸出し側６１２ａ及び引戻し側６１３ａのいずれにおいてもシリンダチャンバ圧力は、バイパスライン６８５ａ及び６８８ａを介し、バイパススプールの流路６６３ａを介して、帰還ラインすなわち帰還回路６７６ａに振り向けられる。バイパス位置において、バイパススプール６６２ａは供給ライン６３０ａの上部を流量制御弁６４０ａに供給する供給ラインの下部６８７ａから遮断する。

バイパススプール６６２ａのバイパス位置は、所望の位置、例えば、第２の流量制御システムのための対応するスイッチ及び／または入力／出力接続、例えば図１の電気コネクタ１６８に、線路または電線６６６によって接続することができる、スイッチ６６５ａで検出することができる。

図６に示される構成において、シリンダ６１４ａのピストン６１５ａのそれぞれの側６１２ａ，６１３ａにおけるシリンダ圧力は、帰還ライン６７６ａの圧力に等しいかまたは実質的に等しいであろう。帰還ライン圧力は一般に供給圧力すなわちシステムライン圧力よりかなり低いから、双縦連ピストンのシャフト６２１に連結された第２のピストンに作用する正常動作油圧流量制御システム（図示せず）は、そうでなければ存在するであろうピストン６１５ａにかかる大きな力に打ち勝つ必要なしに動作することができる。

いくつかの実施形態において、一方の流量制御システム、例えば図示されていない関連システムの帰還ライン圧力は、主サーボ制御アクチュエータシステム６００のいずれの流量制御弁集成体についても帰還ライン圧力の平衡を維持するために、流量制御弁６４０ａのエンドチャンバ６５１ａに振り向けることができる。例えば、関係する流量制御弁集成体の帰還ライン６９６ｂからの６５３における帰還ライン圧力は一次制御スプール６４６ａにあるポート、例えば６４８ａを介してエンドチャンバ６５１ａに振り向けることができる。

図７は、流量制御弁６４０ａが不動またはロック状態にある、図６の主サーボ制御アクチュエータシステム６００の一部を示す。バイパス制御スプール６４４ａがスリーブ６４２ａに対してニュートラル位置から変位している、関係するバイパス制御スプール６４４ａに対してロックしたかまたは不動状態になっている一次制御スプール６４６ａが示される。バイパス制御スプール６４４ａに対するニュートラル位置は所望の位置、例えば図１及び２に示される位置に調節することができる。

図７に示されるように、バイパス制御スプール６４４ａがニュートラル位置から変位していると、計量面の内の１つ、例えば６８２ａまたは６８４ａがスリーブ６４２ａの付帯するオリフィス６９８ａの端または一部を過ぎて移動し、制御ライン６８６ａにおいて制御圧力にある油圧液を、バイパス遮断弁の制御側からライン６９０ａを通して帰還ライン６７６ａに振り向けることが可能になる。制御ライン６８６ａの油圧液が帰還ラインに振り向けられると、バイパススプール６６２ａの制御側にかかる圧力が低下し、（図示されるように）バイパススプール６６２ａはバイアス手段６６９ａによって遮断位置からバイパス位置に移される。バイパス位置につくと、バイパススプール６６２ａは、ライン６８７ａを介する供給ライン６３０ａから流量制御弁６４０ａへの油圧液の流れを遮断する。

この構成において、制御ライン６８６ａの油圧液は（矢印で示されるように）バイパス溝６４５ａを流過して、流路６４５ａ及び対応するスリーブ溝６４３ａに入ることができる。周溝とすることができる溝６４２ａ内にあると、油圧液は帰還ラインシステム、例えばライン６９６ａ及び６９０ａ並びに溝６４３ａに入ることができる。ライン６９０ａの上部は、図示されるように、スリーブ６４２ａをバイパス遮断弁６６０ａ及び帰還ライン６７６ａに連結することができる。図示される位置に対し、レストリクター−チェック弁集成体６７０ａのレストリクターすなわちオリフィス６７４ａが、帰還ライン６７６ａとの連結により、供給圧力にある大量の油圧液の６８６ａにおける圧力増大を防止することができる。これにより、バイパススプール６６２ａの遮断位置への移行を防止することができる。

図７に示される構成では、シリンダチャンバ圧力は、ピストン６１５ａの伸出し側６１２ａ及び引戻し側６１３ａのいずれにおいても帰還ライン圧力のレベルまで下がる。正常動作している流量制御システム（図示せず）は、ピストン６１５ａに作用する高圧力に対抗する必要なしにシャフト６２１に連結された双ピストンアクチュエータの他方のピストンを制御し続けることができる。（図示されていない）一方の流量制御システムの帰還ライン圧力は、両方の流量制御弁集成体について帰還ライン圧力平衡を維持するために、ポート６４８ａを介してエンドチャンバ６５１ａに振り向けることができる。

図８は、代表的な双縦連出力ピストン集成体すなわちアクチュエータ８００の部分断面図を示す。第１のピストンヘッド８０４ａ及び第２のピストンヘッド８０４ｂを有する主ピストンに連結された、ストローク長８１９を有する出力シャフト８０８が示される。第１のピストンヘッド８０４ａは、ピストンヘッド８０４ａのための油圧流量制御システムを収めているシステムマニホールドと一体化するかまたはこれに取り付けることができる、第１のシリンダ集成体８０５ａ内を滑動する。同様に、第２のピストンヘッド８０４ｂは対応する第２のシリンダ集成体８０５ｂ内を滑動する。第２のシリンダ集成体８０５ｂは異なるシステムマニホールドと一体化するかまたはこれに取り付けることができる。図には制御ラインまたは油圧ポートが示されていないが、それらが適する場所に設けられていることは理解されるであろう。

第１及び第２のシリンダ集成体８０５ａ，８０５ｂは適する連結手段によって連結することができる。例えば、ボルトによる堅固な連結等を行うことができる。第１及び第２の中央グランド８１６ａ，８１６ｂが、ピストン止め面及び油圧シールを与えるために、連結されたシリンダ集成体８０５ａ，８０５ｂの２つの内部チャンバを隔てることができる。それぞれの中央グランド、例えば８１６ａは、単ピストンロッド運動用シール８０３及び単固定用シール８０７を有することができる。それぞれの中央グランド、例えば８１６ｂは、両システムチャンバの間に設置し、閉じ込めることができる。いくつかの実施形態において、中央グランド８１６ａ，８１６ｂは、ピストンロッド−中央グランド接触摩耗を低減できる、自滑性アルミニウム−青銅材料でつくることができる。両シリンダ８０５ａ，８０５ｂは、中央グランドと同心で、流量制御弁集成体外周に配された精密許容差パイロット直径を用いて、取付けのための位置決めを行うことができる。油圧シールを向上させるために、ピストンロッド運動用シール８０２及びピストンヘッド運動用シール８０１を設けることができる。

図８を続けて参照すれば、伸出しチャンバ８１２ａ，８１２ｂ及び引戻しチャンバ８１３ａ，８１３ｂにそれぞれ作用される、ピストンの伸出し側８１８ａ，８１８ｂ及び引戻し側８１７ａ，８１７ｂの面積はそれぞれ、必要に応じ、異ならせて設計することができる。例えば、ピストンの伸出し面積及び引戻し面積はストール負荷仕様及びエンベロープ要件のいずれにも合うように設計することができる。いくつかの実施形態において、第１のピストンの面積は若干不等であるか及び／または完全に不等であるように設計することができる。例えば、第１のピストンは１.５５４平方インチ（１００２.８ｍｍ^２）の伸出し面積及び１.０６３平方インチ（６８５.９ｍｍ^２）の引戻し面積を有し、対応する第２のピストンは１.６０４平方インチ（１０３４.７ｍｍ^２）の伸出し面積及び１.４１０平方インチ（９０９.９ｍｍ^２）の引戻し面積を有することができる。いくつかの実施形態において、ピストン面積は、対応するシリンダチャンバ内の対応するピストンを動かす傾向を有するバイアス力を最小限に抑えるために、等しくするかまたは実質的に等しくすることができる。

図９は、冗長油圧アクチュエータまたはサーボアクチュエータシステムのための冗長流量制御を与える方法９００についてのフローチャートを示す。対応する油圧流量制御システムの故障に応答して、冗長アクチュエータの油圧アクチュエータの両側におけるシリンダ圧力を対応する帰還ラインに振り向けることができる（ステップ９０２）。ロックした制御弁の制御スプール不動に応答して、圧力制御ラインを対応する帰還ラインに連結することができる（ステップ９０４）。対応する供給ラインの不良に応答して、アクチュエータの両側のチャンバ圧力を対応する帰還ラインに振り向けることができる（ステップ９０６）。故障していない油圧流量制御システムを用いて冗長アクチュエータのピストンへの流量制御を与えることができる（ステップ９０８）。故障した油圧流量制御システムのアクチュエータシリンダチャンバ圧力を振り向けることにより、冗長アクチュエータにかかる故障システムからの負荷を低減または排除することができる。ステップ９０４及び９０６は個別にまたは、順序を問わず、ともにおこり得ることは理解されるであろう。

図面を参照して主サーボ制御システムの動作を次に説明する。例えば図１に示されるような、正常動作状態においては、それぞれの流量制御システムにシステム圧力にある供給ラインから油圧液が供給される。バイパス遮断弁の制御端における油圧液圧力はバイパス手段によってバイパススプールに印加される力に対抗し、したがって、４方向流量制御弁、例えば閉中心４方向流量制御弁として機能することができる流量制御弁への供給ラインによる流れをバイパススプールのポートまたは溝が可能にするように、バイパススプールの位置が定められる。

正常動作において、それぞれの流量制御弁はそれぞれのサーボアクチュエータピストンの伸出しまたは引戻しを行うために互いに縦連で作用することができる。機械的な操縦士入力コマンドに応答して制御されたレートでサーボアクチュエータが負荷、例えば主ローター制流板を動かすことができるように、双流量制御弁制御油圧のそれぞれが、直線伸出し及び引戻しシリンダーキャビティに加えられ、直線伸出し及び引戻しシリンダーキャビティから抜かれる。

図２及び６に示されるように、一方の流量制御システムに油圧供給故障がある場合、バイパス遮断弁の制御端における制御圧力が低下し、バイパス手段により与えられる力がバイパススプールをバイパス位置に移動させる。バイパス位置において、バイパススプールのポートがアクチュエータ制御チャンバライン、すなわち伸出し及び引戻しラインを帰還ラインに連結し、その流量制御システムに対してアクチュエータのチャンバ内圧力を抜く、すなわち「ダンプ」する。残りの流量制御システム及びアクチュエータは、故障システムのアクチュエータによって生じるシステム圧力に対抗する必要なしに、正常に制御することができる。ピストンの相異なる側の面積が等しくない場合には故障システムに小さなバイアス力が存在し得るが、帰還ライン圧力は供給圧力すなわちシステム圧力に比較して低いから、そのようなバイアス力は小さい。

流量制御弁の一次制御スプールの内の１つが、図３及び７に示されるように、対応するバイパス制御スプール内でロックするかまたは不動になった場合、それぞれのバイパス制御スプール及び一次制御スプールは、中心合せ手段によって与えられる力に打ち勝つに十分な力が与えられれば、流量制御弁のスリーブ内を一体なって移動するであろう。バイパススプールがスリーブに対して移動すると、バイパス制御スプール上の計量面または制御端がスリーブのオリフィスに対して移動する。スリーブのオリフィスは、帰還ライン及びバイパス遮断弁制御ライン、溝及びバイパス溝までスリーブを貫通する関連流路に直接に連結される。バイパス制御スプールがスリーブに対していずれかの方向にニュートラル位置から移動すると、制御ライン及びバイパス弁の制御側の圧力が帰還ラインに接続される、すなわち振り向けられる。バイパス弁の制御側圧力が低下すると、バイパススプールがバイパス位置に移動し、アクチュエータ伸出し及び引戻しラインがバイパススプールを介して帰還ラインに連結される。したがって、シリンダのチャンバ内圧力が帰還ライン圧力まで下がり、ピストンに作用する圧力はわずかでしかない。

バイパス制御スプールに対して一次制御スプールが不動になった後、バイパス制御スプールの変位は、（ｉ）バイパス遮断弁制御チャンバ内の油圧液を帰還ラインに振り向け、よってバイパス遮断弁のバイパス位置への移動及びシリンダチャンバの帰還ラインへの相互連結を可能にし、（ii）不動になっていない流量制御弁集成体の正常な機械的入力制御を可能にする。

１つの流量制御システムに、図２に示されるような、油圧供給故障があるか、または１つの流量制御弁の一次制御スプールが、図３に示されるような、ロック状態にある場合、シリンダチャンバを帰還ラインに対して圧力平衡状態にし、故障していないシステムを用いて操縦士がサーボアクチュエータを機械的に稼働させ続けることが可能になるように帰還ラインに相互連結することができる。

すなわち、本発明は油圧アクチュエータ及びサーボアクチュエータのための冗長流量制御を提供し、単独の油圧供給故障または単独の流量制御弁ロック故障、あるいは単独のシステムにおける油圧供給故障及び流量制御弁ロックの同時発生後の、故障−操作能力を提供する。故障していないシステムを、本発明を用いて動作させれば、遭遇する性能低下を最小限に抑えられるであろう。

したがって、本発明の実施形態は、制流板、着陸装置、主脚着陸装置、速度ブレーキ操縦翼面、フラップ操縦翼面及び一次操縦翼面を含むがこれらには限定されない、装置を調節及び定位するための操縦システム、例えば固定翼機またはヘリコプターの操縦システムを含む、航空宇宙システムに用いることができる。

いくつかの実施形態において、主ピストン及びピストンヘッドのための材料は１５-５ＰＨ耐蝕鋼（ＣＲＥＳ）とすることができる。このタイプの鋼は、熱処理して約１５５〜１７５ｐｓｉ（１０６９〜１２０６Ｎ/ｍ^２）の降伏強度に相当するＨ１０２５条件に合せることができる。ピストンロッド周面はクロムメッキすることができ、あるいはピストンロッド運動用シール／スクレーパー実用寿命を最大化するに適する別のコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、ピストンヘッドは無メッキ／裸の１５-５ＰＨＣＲＥＳとすることができる。ピストン集成体とともに用いられるロックナットはピストンと同じ材料のものとすることができる。３００シリーズＣＲＥＳでつくられたロックナットワッシャを用いることができる。

いくつかの実施形態において、アクチュエータシリンダは、耐摩耗及び腐食保護のため、シリンダ内腔を含めて、ほぼ０.００１５〜０.００２０インチ（０.０３８１〜０.０５０８ｍｍ）の深さまで完全に硬質陽極酸化被膜を施した、７０７５-Ｔ７３アルミニウム合金でつくることができる。硬質陽極酸化されたピストンシリンダ内腔により、ピストンヘッド運動用シールの摩耗が最小限に抑えられるであろうことを保証できる。硬質陽極酸化されたピストンロッド内腔により、いかなるピストンロッドの往復運動によって生じる内腔の摩耗も最小限に抑えられるであろうことを保証できる。

いくつかの実施形態において、ピストン集成体とともに用いるに適する運動用シールには、ビューサック−シャンバン（Busak-Shamban）ブランドＳＴＥＰＳＥＡＬタイプシール及びＯ-リングを含めることができる。その他の適する材料も多素シール及びＯ-リングとして用いることができる。ピストンロッドスクレーパーも設けることができる。いくつかの実施形態において、ビューサック−シャンバンブランドＥＸＣＬＵＤＥＲロッドスクレーパーを用いることができる。

さらに、いくつかの実施形態において、双油圧システム間の漏れの防止を容易にするために、一次制御スプール及びバイパススプールに運動用シールを用いることができる。いくつかの実施形態において、レストリクター−チェック弁集成体は包装及び装着の容易さのためにカートリッジとすることができ、固定オリフィス及びチェック弁の機能を複合することができる。チェック弁部分はボール／受座構造として構成することができ、小寸法固定オリフィスは汚染物による詰りを防止するために流れのいずれの方向にもフィルタリングすることができる。レストリクター−チェック弁集成体は３００シリーズ耐蝕鋼（ＣＲＥＳ）でつくることができる。いくつかの実施形態において、リー社（Lee Company）のレストリクター−チェック弁集成体（パーツ番号：ＦＣＦＡ２８１５シリーズ）または等価なレストリクター−チェック弁集成体を用いることができる。標準のＡＮ８１４アルミニウム合金ブリーダープラグでマニホールド／シリンダ集成体に保持されるインレットをフィルタとともに用いることができる。

いくつかの実施形態において、中心合せ手段の内部及び外部バネは、熱処理でＨ９００条件に合せた１７-７ＰＨ耐蝕鋼（ＣＲＥＳ）材料でつくることができる。いくつかの実施形態において、バネとともに用いられる保持器は３００シリーズＣＲＥＳ材料でつくることができ、保持器ピンは４００シリーズＣＲＥＳ材料でつくることができる。

いくつかの実施形態において、ハネウエルディビジョン（Honeywell Division）マイクロスイッチ耐環境基本スイッチ、例えばパーツ番号１ＸＥＳの、単極単投（ＳＰＳＴ）ノーマリーオープンマイクロスイッチを用いることができる。いくつかの実施形態において、ＭＩＬ-Ｃ-８３７２３，シリーズIIIコネクタにしたがう壁付け電気コンセントＭ８３７２３/８３Ｗ１００５Ｗのような電気コネクタを用いることができる。いくつかの実施形態において、一次制御スプール、バイパス制御スプール及びスリーブは４４０Ｃ耐蝕鋼（ＣＲＥＳ）でつくることができ、熱処理してロックウエルＣ硬度スケールで５８（ＲＨＣ５８）以上の硬度にすることができる。いくつかの実施形態において、流量制御弁のためのスリーブアジャスター／ロックは１５-５ＰＨＣＲＥＳでつくることができ、熱処理してＨ１２０５条件に合せることができる。

本発明をいくつかの好ましい実施形態を参照してかなり詳細に説明したが、その他の実施形態も可能である。例えば、先の説明では可動体型サーボアクチュエータシステムを参照したが、本発明の実施形態は固定体型サーボアクチュエータ制御システムにも用いることができる。先の説明ではヘリコプター制流板制御システムにおける実施形態の使用を参照したが、当業者であれば、本発明の範囲が故障−操作可能性をもつ冗長アクチュエータが必要とされるいかなる用法または用途も含むことを理解するであろう。先の説明では機械的操縦士入力制御双ピストンアクチュエータ及び／またはサーボアクチュエータを参照したが、本発明の範囲は多重ピストンを有するアクチュエータとの使用を含む。サーボアクチュエータへの言及は、位置フィードバック機能、例えば電子的位置エラー信号及び電気制御流量制御弁をもつフライバイワイア構成における全ての電気的操作を含み得ることが理解されるであろう。さらに、本発明の範囲はいかなる特定の諸元にも限定されないから、本明細書に用いられるいかなる諸元も説明の目的のために過ぎない。さらに、先の説明では４方向弁としてはたらく流量制御弁を参照したが、本発明の範囲がその他のタイプの流量制御弁、例えば３方向流量制御弁を含むことは当然である。

読者の注意は、本明細書と同時に出願され、本明細書とともに公衆の便覧に供される全ての論文及び文書に向けられ、全てのそのような論文及び文書の内容は本明細書に参照として含まれる。添付されるいずれの特許請求項、要約書及び図面を含む、本明細書に開示される特徴の全てを、別に明白に述べられていない限り、同じか、等価であるかまたは同様の目的を果たす別の特徴で置き換えることができる。

ヘリコプター操縦システムに適用される主サーボ制御システムを示す １つの流量制御システムにシステム圧力不良がある、図１のシステムを示す １つの流量制御弁がロック状態にある、図１のシステムを示す 主サーボ制御システムの代表的な流量制御弁の拡大図を示す バイパス遮断弁の拡大図を示す システム圧力不良がある、１つの流量制御システムの拡大図を示す 流量制御弁がロック状態にある図６のシステムを示す 代表的な双縦連出力ピストン集成体の部分断面図を示す 冗長油圧アクチュエータのための冗長流量制御を与える方法についてのフローチャートを示す

符号の説明

１００ 主サーボ制御システム
１１１ 油圧アクチュエータ
１０２ａ，１０２ｂ マニホールド
１０４ａ，１０４ｂ ピストン
１０５ａ，１０５ｂ シリンダ
１０８ 出力ロッド
１２０ａ，１２０ｂ 冗長油圧流量制御システム
１４０ａ，１４０ｂ 油圧流量制御弁
１４２ａ，１４２ｂ スリーブ
１４４ａ，１４４ｂ バイパス制御スプール
１４６ａ，１４６ｂ 一次制御スプール
１６０ａ，１６０ｂ バイパス遮断弁集成体
１７０ａ，１７０ｂ レストリクター−チェック弁集成体

Claims (39)

1. 縦連油圧アクチュエータとともに用いるための油圧流量制御システムにおいて、前記システムが、
   スリーブ、前記スリーブ内に滑動可能なように配置されたバイパス制御スプール及び前記バイパス制御スプール内に滑動可能なように配置された一次制御スプールを有する流量制御弁集成体、
   供給ライン、帰還ライン、圧力制御ライン、アクチュエータ伸出しライン及びアクチュエータ引戻しラインに油圧結合されたバイパス遮断弁、及び
   レストリクター−チェック弁集成体、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記一次制御スプールが１つまたはそれより多くのランドを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記バイパス制御スプールが外周面上に１つまたはそれより多くの周溝を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記１つまたはそれより多くの溝が第１及び第２の制御端を有するバイパス溝を含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記バイパス制御スプールが、前記スリーブ内で、前記第１及び第２の制御端に連結された第１及び第２のランドがそれぞれ前記スリーブにあるオリフィスを閉塞する第１の位置から前記ランドの内の１つが前記オリフィスの内の１つを完全には閉塞せず、バイパス遮断弁圧力制御ライン内の油圧液が帰還ラインに入ることを可能にする、１つまたはそれより多くの位置に移動可能であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. サーボアクチュエータ制御システムにおいて、
   第１のバイパス制御スプール内に滑動可能なように配置された第１の一次制御スプール及び前記第１のバイパス制御スプールがその中に滑動可能なように配置された第１の固定スリーブを有する第１の流量制御弁、
   第２のバイパス制御スプール内に滑動可能なように配置された第２の一次制御スプール及び前記第２のバイパス制御スプールがその中に滑動可能なように配置された第２の固定スリーブを有する第２の流量制御弁、
   第１の油圧回路によって前記第１の流量制御弁に油圧結合された第１のバイパス遮断弁、
   第２の油圧回路によって前記第２の流量制御弁に油圧結合された第２のバイパス遮断弁、
   前記第１のバイパス遮断弁に油圧結合された第１のレストリクター−チェック弁集成体、
   前記第２のバイパス遮断弁に油圧結合された第２のレストリクター−チェック弁集成体、及び
   前記第１の流量制御弁及び前記第２の流量制御弁に油圧結合された縦連油圧アクチュエータ、
   を備えることを特徴とするシステム。
7. 前記第１のスリーブが前記第１の油圧回路の流路と位置合せされる１つまたはそれより多くの周溝を有する外周面を有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記第１のスリーブが１つまたはそれより多くのスリーブオリフィス及び前記周溝の内の１つまたはそれより多くを前記第１のスリーブの内周面に連結する流路を有することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１のバイパス制御スプールが１つまたはそれより多くの周溝を有する外周面を有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
10. 前記第１のバイパス制御スプールが第１及び第２の制御端を有するバイパス溝をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
11. 前記第１のバイパス制御スプールが前記第１の油圧回路の制御液路と前記第１の油圧回路の帰還液路の間の液流を閉塞する第１の位置から前記制御液路を前記帰還液路に連結する１つまたはそれより多くの第２の位置に移動可能であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第１及び第２の制御端に連結された第１及び第２のランドが前記帰還液路を前記バイパス制御スプール上の前記バイパス溝に連結する溝にあるオリフィスを閉塞することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第２のスリーブが前記第２の油圧回路の流路と位置合せされる１つまたはそれより多くの周溝を有する外周面を有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
14. 前記第２のスリーブが１つまたはそれより多くのスリーブオリフィス及び前記周溝の内の１つまたはそれより多くを前記第２のスリーブの内周面に連結する流路を有することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第２のバイパス制御スプールが１つまたはそれより多くの周溝を有する外周面を有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
16. 前記第２のバイパス制御スプールが第１及び第２の制御端を有するバイパス溝をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第２のバイパス制御スプールが前記第２の油圧回路の制御液路と前記第２の油圧回路の帰還液路の間の液流を閉塞する第１の位置から前記制御液路を前記帰還液路に連結する１つまたはそれより多くの第２の位置に移動可能であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 前記第１及び第２の制御端に連結された第１及び第２のランドが前記帰還液路を前記バイパス制御スプール上の前記バイパス溝に連結する溝にあるオリフィスを閉塞することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 前記第１の一次制御スプールが前記第１のバイパススプールに重ねられ、共摺りされることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
20. 前記第１のバイパス制御スプールが前記第１のスリーブに重ねられ、共摺りされることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
21. 前記第２の一次制御スプールが前記第２のバイパススプールに重ねられ、共摺りされることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
22. 前記第２のバイパス制御スプールが前記第２のスリーブに重ねられ、共摺りされることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
23. 前記第１の一次制御スプールと前記第１のバイパス制御スプールがほぼ０.００１インチ（０.０２５４ｍｍ）の直径クリアランスを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
24. 前記第１のバイパス制御スプールと前記第１のスリーブがほぼ０.００１インチ（０.０２５４ｍｍ）の直径クリアランスを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
25. 前記第２の一次制御スプールと前記第２のバイパス制御スプールがほぼ０.００１インチ（０.０２５４ｍｍ）の直径クリアランスを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
26. 前記第２のバイパス制御スプールと前記第２のスリーブがほぼ０.００１インチ（０.０２５４ｍｍ）の直径クリアランスを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
27. 前記第１及び第２の一次制御スプールがそれぞれ第１及び第２の入力端において共通入力シャフトに連結されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
28. 前記第１の流量制御弁の第１の軸線及び前記第２の流量制御弁の第２の軸線が同一直線上にあることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
29. 前記第１の流量制御弁をマニホールドに対して固定するための第１のスリーブ固定手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
30. 前記第２の流量制御弁をマニホールドに対して固定するための第２のスリーブ固定手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
31. 第１の油圧ヌル調節手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
32. 前記第１のバイパス遮断弁に連結される第１の不動状態検出スイッチをさらに備え、前記第１のバイパス遮断弁がバイパス位置にあるときに、前記第１の不動状態検出スイッチが作動して故障信号を発生させ得ることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
33. 前記第２のバイパス遮断弁に連結される第２の不動状態検出スイッチをさらに備え、前記第２のバイパス遮断弁がバイパス位置にあるときに、前記第２の不動状態検出スイッチが作動して故障信号を発生させ得ることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
34. 油圧アクチュエータのための冗長流量制御を与える方法において、
    １つの油圧流量制御システムの故障に応答して、対応するアクチュエータの両側のシリンダチャンバ圧力を対応する帰還ラインに振り向ける工程、及び
    故障していない油圧流量制御システムの対応するピストンに流量制御を与える工程、
    を含むことを特徴とする方法。
35. シリンダチャンバ圧力を振り向ける前記工程が油圧供給ライン不良に応答して実施されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
36. シリンダチャンバ圧力を振り向ける前記工程がアクチュエータロックに応答して実施されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
37. シリンダチャンバ圧力を振り向ける前記工程がバイパス遮断弁を遮断位置からバイパス位置に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
38. シリンダチャンバ圧力を振り向ける前記工程がバイパス制御スプールをヌル位置から変位させる工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
39. バイパス制御スプールを変位させる前記工程が制御ラインを前記対応する帰還ラインに連結する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。