JP2008513715A - 非対称シールプレートおよびバルブハウジング - Google Patents

Abstract

油圧式アッセンブリは第１流体バルブと第２流体バルブを有している。第１流体入力部と第２流体入力部を有する切換えバルブは流体出力部も有している。第１流体入力部は第１流体バルブと連通しており、第２流体入力部は第２流体バルブと連通している。切換えバルブは第１流体入力部と第２流体入力部との間で流体出力部の連通を切換えるように構成されている。流体アクチュエータは流体出力部と連通している。切換えバルブ用のハウジングが提供される。ハウジングは第１部分と第２部分を有している。第１部分は、第１流体バルブと第１流体入力部の間を連通させている第１流体通路と、第２流体バルブと第２流体入力部の間を連通させている第２流体通路と、を有している。第１流体通路は第１開口部を有し、第２流体通路は第２開口部を有している。第２部分は第１開口部を密閉するための第１シールと第２開口部を密閉するための第２シールを有している。

Description

本発明は、航空機のような機体における非対称ウォームシールプレートおよびハウジングバルブに関する。

なお、米国政府は、海軍により付与された政府契約番号Ｎ０００１９−０２−Ｃ−３００３の規定により、この発明のライセンスを有し、かつ、限られた状況下で適当な条件で他者へライセンスを与える権利を有する。

航空機の油圧システムは航空機システムの動作を制御するのに利用されている。例えば、翼フラップの上げ下げや搭乗扉の開閉ならびに、エンジンへの燃料の供給の制御は、全て油圧システムを含んでいる。油圧システムはこれらのそれぞれの特徴の動作を制御するアクチュエータを有する。これらのシステムの重要な性質を考慮して、システムのどの部分が故障しても完全なシステム停止を防止するための予備がシステムに施されている。したがって、故障した部品の機能を克服するために油圧システムが二重に部品を有することはまれなことではない。

特に、油圧システムのアクチュエータへの流体の流れを制御する複数の冗長なバルブを有することは一般的である。機械加工されたハウジング内の流体通路はこれらのそれぞれのバルブからアクチュエータのピストンへと通過する。切換えバルブのようなもう一つのバルブがそれぞれのバルブからアクチュエータへの流体の連通を制御しており、もし一つが故障しても切換えバルブが他のバルブからアクチュエータに再び流体の流れを案内する。

これらの予備部品はシステム費を最小化するために同一のものとなり得る。この類似性のために、これらの各部品への流体通路は交差する。この流体通路の交差は装置の全体の大きさと重量に大いに影響する。

過去にこれらの流体通路はドリルで複数の通路を複雑な網目状の線に加工することによって形成された。これらの通路はバルブハウジングを介して開通されていた。ハウジング内に屈曲部を形成するためには二つの穴のドリル加工が必要であり、一つの通路のための一つの穴が屈曲部から延びている。各通路に一つずつ、ハウジングを通して二つの穴がドリル加工されなければならないので、屈曲部を通って正確な流体の流れを保証するために一方をプラグで閉じる必要がある。これらのプラグはより重量を増し、アッセンブリの費用を増加させる。

したがって、余分な重量と費用の増加無しに流体の交差できる油圧式アセンブリが必要である。

本発明は非対称ウォームシールプレートと第１流体バルブと第２流体バルブを有するバルブハウジング油圧式アッセンブリから構成される。切換えバルブは流体出力部だけでなく、第１流体入力部と第２流体入力部を有する。第１流体入力部は第１流体バルブと連通しており、第２流体入力部は第２流体バルブと連通している。切換えバルブは第１流体入力部と第２流体入力部との間で流体出力部への連通を切換えるように構成されている。流体アクチュエータは流体出力部と連通している。

ハウジングは切換えバルブを収容している。ハウジングは第１部分と第２部分を有している。第１部分は第１流体バルブと第１流体入力部との間の連通を可能にしている第１流体通路を有しており、第２流体バルブと第２流体入力部との間の連通を可能にしている第２流体通路を有している。第１流体通路は第１開口部を有しており、第２流体通路は第２開口部を有している。ハウジングの第２部分は第１開口部を密閉するための第１シールと第２開口部を密閉するための第２シールを有する。

従って、バルブはハウジング内に配置されている。ハウジングアッセンブリは第１ボディ（バルブハウジング）と第２ボディ（非対称ウォームシールプレート）を有する。第１流体通路は開口部を介して第１ボディ内にＸ軸に沿って形成される。さらに、第１流体通路入口は軸を横切る第１方向に沿って流体を第１流体通路に流すために形成される。第１流体通路出口は第１流体通路からバルブに流体を流すために形成される。開口部は第２ボディにより密閉される。

図１は油圧式アッセンブリ１０の横断面図である。現行の装置のように油圧式アッセンブリ１０は第１流体バルブ１４、第２流体バルブ１８、切換えバルブ２２およびアクチュエータ３８を有する。切換えバルブ２２はハウジング４２内に収容されている。第２流体バルブ１８は第１流体バルブ１４の予備部品である。第１流体バルブ１４は第２流体バルブ１８と同一のものでは無いにせよ結果的によく類似している。第１流体バルブ１４と第２流体バルブ１８のどちらか一方が最終的にアクチュエータ３８に入る流体の流れを制御している。第１流体バルブ１４と第２流体バルブ１８には電気油圧サーボバルブが使用され得る。切換えバルブ２２は、第１流体バルブ１４か第２流体バルブ１８のどちらかのバルブがアクチュエータ３８に流体を供給するかを決定するために設けられている。一般的に知られているようにアクチュエータ３８は航空機のような機体の上にある様々な油圧機構の作動を制御している。例えば、アクチュエータ３８はドアの開閉と、航空機の翼フラップの作動と、燃料の供給とを制御している。第１流体バルブ１４は流体をアクチュエータ３８に案内するためのデフォルトバルブである。第１流体バルブが作動不可能なときは、切換えバルブ２２が第１流体バルブ１４からアクチュエータ３８への流体の連通を遮断し、第２流体バルブ１８からアクチュエータ３８への流体の連通を可能にする。この方法により、現行の装置のように油圧式アッセンブリ１０は装置の故障に対して冗長性を与えている。

しかし、現行のアッセンブリとは対照的に、油圧式アッセンブリ１０は第１部分４６と第２部分５０を持つ独特なハウジング４２を有している。図２および図４に示されるように、部分４６は図１および図４に示されているようなＸ軸に沿って形成される第１流体通路５４と第２流体通路５８を有する。これは切換えバルブ２２が概ね延びているのと同一軸にある。従って、第１流体通路５４と第２流体通路５８は、切換えバルブ２２のＸ軸に沿って流体を通過させるように第１部分４６内に形成されている。図４に示されているように、第１流体通路５４と第２流体通路５８はＸ軸に沿ってまっすぐに流体を通しているのでなく、この軸から外れている。したがって、図４に示されるように、第１流体通路５４と第２流体通路５８は屈折部８０を有している。

図４に示されるように、第１流体通路５４および第２流体通路５８はハウジング４２の第１部分４６内に形成された水路である。より詳細に説明すると、第１流体通路５４と第２流体通路５８は概ねＸ軸に沿って第１部分４６を機械加工、つまり、ミーリング加工することによって形成される。第１流体通路５４の第１開口部６２および第２流体通路５８の第２開口部６６はこれにより形成される。第１開口部６２と第２開口部６６が形成されているので、それらは密閉されなければならない。従って、図３は、第１開口部６２と第２開口部６６それぞれに類似した形の第１シール７０および第２シール７４を有する第２部分を示している。図３は第１部分４６の最上面を覆っている位置から引き離された第２部分５０を示している。これは第１シール７０と第２シール７４を明示するために描かれている。図に示されるように、第１シール７０と第２シール７４は、ここでは板からなる第２部分５０の溝８６内に配列される。

図４に示されるように、第１開口部６２は第１開口部６２の周りに広がっている周縁部７８を有しており、第２開口部６６は第２開口部６６の周りに広がっている周縁部８２を有する。第１シール７０は第１開口部６２の周縁部７８を密閉する形に形成されており、第２シール７４が第２開口部６６の周縁部８２を密閉する形に形成されている。したがって、第１シール７０が第１開口部６２の周縁部７８に合い、第２シール７４が第２開口部６６の周縁部８２に合うように第２部分５０が第１部分４６を覆うと、これにより第２部分５０は第１部分４６の第１流体通路５４と第２流体通路５８を密閉する。第２部分５０はボルト、ネジまたは強固な密閉を保証できる他の固定部品によって取り付けられている。このようにして、ハウジング４２の一部は第１流体通路５４と第２流体通路５８を形成したときにできる複数の開口部を密閉している。したがって、余分なプラグまたはシール品は必要なく、これにより経費とアッセンブリの重量を削減している。さらに、このように流体通路を形成することで経路の形状をより自由に設定できる。これらの流体通路はあらゆる所望の経路に形成される。流体通路を形成するためにドリル加工による穴によって形成される直線状の通路に制限されることなく、第１部分４６内にいかなる形状の流体通路も形成できる。このようにして、第１流体通路５４と第２流体通路５８は、図１および図４に示されるように、例えばＸ軸に沿って第１部分４６内でオーバラップすることができる。

図１および図３に示されるように、流体を第１流体バルブ１４と第２流体バルブ１８から第１流体通路５４と第２流体通路５８それぞれに連通させるために、第２部分５０は第１流体通路入口９０および第２流体通路入口９４を備えている。第１流体通路入口９０は第２部分５０を通って延びている穴であり、第１シール７０内に配置されている。第２流体通路入口９４も穴であり、第２シール７４内に配置されている。

図１に示されるように、第１流体バルブ１４からの流体は第２部分５０の第１流体通路入口９０を矢印Ａ方向に沿って通過し、Ｘ軸方向に横切る。この流れは次に第１流体通路５４を通過し、ハウジング４２の第１部分４６にドリルであけられた穴である第１流体通路出口９８に至る。第１流体通路出口９８は第１流体入力部２６を介して切換えバルブ２２と連通している。流体はＸ軸に沿って矢印Ｄの方向に通過し第１流体通路出口９８に至り、矢印Ｂの方向に下降し、この流れはＸ軸方向に横断し、切換えバルブ２２に到達する。流体は次に流体出力部３４を通過し、アクチュエータ３８に到達する。

同様に、第１流体バルブ１４が動作不可能な場合には、図１に見られるように、流体は第２流体バルブ１８から穴からなる第２流体通路入口９４を通過し、図４に示されるように矢印Ｅの方向に第２流体通路５８を通り、第２流体通路５８内に第２流体入力部３０へとドリルによりあけられた穴である第２流体通路出口１０２に達する（図１に図示）。切換えバルブ２２は周知のように、コントロールユニット１００により流体出力部３４を介してアクチュエータ３８に向かう流体の流れを制御している。

油圧式アッセンブリ１０の製造技術を図５を参照して説明する。図に示されるように、ハウジング４２は切換えバルブ２２を収容している。切換えバルブ２２は第１部分４６内に設置されている。第１部分４６はミーリング１０６で加工される。ミーリング１０６は第１流体通路５４を形成するためにＸ軸に沿って切削する。第１流体通路入口９０は流体の流れを矢印Ａ方向に第１流体通路５４に流すために第２部分５０内に形成される。さらに、第１流体通路出口９８はＸ軸に沿って第１流体通路入口９０からずれて位置し、流体の流れを矢印Ｂ方向に沿ってＸ軸に横切る方へと導く。第１流体通路５４は周縁部７８を有する第１開口部６２と共に形成される。周縁部７８の周りに延びるような形を有する第１シール７０は第２部分５０の溝８６内に配置されている。シール７０が周縁部７８の周りに広がるように第１開口部６２の上に整列された状態で、第２部分５０は矢印方向Ｃに示されるように第１部分４６の上面に下ろされ、第２部分５０が第１開口部６２を覆い、第１シール７０が第１開口部６２の周縁部７８を密閉する。

上述の記述は制限的なものではなく例示的なものである。この発明の本質から離れていない開示された例の変更と修正は当業者に明らかになる。この発明に与えられた法的保護の範囲は以下の請求項を調べることのみで決定される。

バルブハウジングと、非対称ウォームシールプレートと、バルブと、アクチュエータと、を含む本発明の油圧式アッセンブリの側面図。 流体通路およびシールを示した図１の油圧式アッセンブリの断面斜視図。 非対称ウォームシールプレートを示す図。 図１〜３の本発明の油圧式アッセンブリのハウジングの他の一部を示す図。 図１〜４の油圧式アッセンブリを形成するために使用される本発明の方法を示す図。

Claims (20)

1. 第１流体バルブと、
   第２流体バルブと、
   前記第１流体バルブと連通している第１流体入力部と、前記第２流体バルブと連通している第２流体入力部と、流体出力部と、を有し、前記第１流体入力部と前記第２流体入力部との間で前記流体出力部との連通を切り換えるように構成された切換えバルブと、
   前記流体出力部と連通している流体アクチュエータと、
   第１部分と第２部分を有する前記切換えバルブ用のハウジングと、
   を備え、
   前記第１部分は、前記第１流体バルブと前記第１流体入力部との間の連通を可能にする第１流体通路と、前記第２流体バルブと前記第２流体入力部との間の連通を可能にする第２流体通路と、を有し、前記第１流体通路は第１開口部を有し、前記第２流体通路は第２開口部を有し、
   前記第２部分は、前記第１開口部を密閉するための第１シールと前記第２開口部を密閉するための第２シールを有することを特徴とする油圧式アッセンブリ。
2. 前記切換バルブは概ね軸に沿って延び、前記軸に平行に前記第１流体通路および前記第２流体通路が延びていることを特徴とする請求項１記載の油圧式アッセンブリ。
3. 前記第１流体通路と前記第２流体通路がオーバラップしていることを特徴とする請求項２記載の油圧式アッセンブリ。
4. 前記第１シールおよび前記第２シールの少なくとも一方が前記第１開口部および前記第２開口部の一方の周縁部に沿って延びていることを特徴とする請求項１記載の油圧式アッセンブリ。
5. 前記第２部分が前記第１シールおよび前記第２シールの前記一方を収容する溝を有することを特徴とする請求項１記載の油圧式アッセンブリ。
6. 前記第２部分が、前記第１流体通路への連通を可能にしている第１流体通路入口および前記第２流体通路への連通を可能にしている第２流体通路入口を有していることを特徴とする請求項１記載の油圧式アッセンブリ。
7. 前記第１流体通路入口が前記第１部分の前記第１開口部よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の油圧式アッセンブリ。
8. 前記第１流体通路は前記第１流体通路入口と連通している第１流体通路出口を有し、前記第２流体通路は前記第２流体入口と連通している第２流体通路出口を有しており、前記第１流体通路出口が前記第１流体入力部と連通しており、前記第２流体通路出口が前記第２流体入力部と連通していることを特徴とする請求項６記載の油圧式アッセンブリ。
9. 前記第１流体通路が軸に概ね沿って延びており、前記第１流体通路入口は、前記軸を横切る第１方向に沿って連通するように構成され、前記第１流体通路入口は、前記軸に沿って前記第１流体通路出口からずれて配置されていることを特徴とする請求項８記載の油圧式アッセンブリ。
10. 前記第１バルブが前記第２バルブと実質的に類似することを特徴とする請求項１記載の油圧式アッセンブリ。
11. 第１部分と第２部分を有するハウジングと、
    前記第１部分内に配置され、かつ第１開口部と第１流体通路出口を有する第１流体通路と、
    を備え、
    前記第２部分は、前記第１開口部の周縁部を密閉するための第１シールを有し、かつ前記第１流体通路と連通している第１流体通路入口を有し、前記第１流体入口は前記周縁部内に配置されることを特徴とする油圧式アッセンブリ。
12. 前記ハウジング内に配置されたバルブを含み、前記第１流体通路は前記第１流体通路出口を通して前記バルブと連通していることを特徴とする請求項１１記載の油圧式アッセンブリ。
13. 前記バルブと連通している第２流体通路を含み、前記第２流体通路は第２開口部を有し、前記第２部分は前記第２開口部の周縁部を密閉する第２シールを有することを特徴とする請求項１２記載の油圧式アッセンブリ。
14. 前記第１流体通路が概ね軸に沿って延び、前記第１流体通路入口が前記軸に沿って前記第１流体通路出口からずれて配置され、かつ前記軸を横切る方向に沿って連通するように形成されることを特徴とする請求項１１記載の油圧式アッセンブリ。
15. 前記第１開口部が前記軸に沿って前記第１流体通路入口から前記第１流体出口へと延びることを特徴とする請求項１４記載の油圧式アッセンブリ。
16. 前記第２部分が前記軸に沿って前記第１開口部を少なくとも前記第１流体通路入口と前記第１流体通路出口との間で覆うように延びることを特徴とする請求項１５記載の油圧式アッセンブリ。
17. 第１ボディと第２ボディを有するハウジング内にバルブを配置するステップと、
    開口部を介して第１ボディ内に軸に沿って第１流体通路を加工するステップと、
    前記軸を横切る第１方向に沿って第１流体通路へ連通させるための第１流体通路入口を加工するステップと、
    第１流体通路からバルブへ連通させるための第１流体通路出口を加工するステップと、
    第２ボディを用いて前記開口部を密閉するステップと、
    を備えたバルブアッセンブリの製造方法。
18. 第１流体通路入口が第１流体通路出口から軸に沿ってずれて配置されることを特徴とする請求項１７記載の製造方法。
19. 第１流体通路が軸を横切る第２方向に沿って連通することを特徴とする請求項１７記載の製造方法。
20. 前記加工は軸に沿った機械加工を含むことを特徴とする請求項１９記載のバルブアッセンブリの製造方法。

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