JP2017067188A - 航空機の降着装置用油圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて、スナビング機構が、スリットが形成されたスナバーリングを備えることに起因する様々な不都合を解消する。
【解決手段】油圧シリンダ１は、シリンダチューブ２と、ピストン３と、ピストンロッド３２と、エンドカバー４１、４２と、ピストンがストロークの終端近くに到達したとき以降に、ピストンの移動速度を低減させるスナビング機構７１、７２と、を備える。スナビング機構は、エンドカバーに設けられた給排口４１２、４２２と、給排口を開閉する弁体５１、５２と、弁体とピストン３とを互いに連結する連結部６１、６２と、給排口の縁部から凹陥する凹部（切り欠き４１４、４２４）と、を有する。ピストンがストロークの終端に近づいたときに、弁体が給排口を閉じて絞り流路が形成され、作動油が絞り流路を通じて排出されることで、ピストンの移動速度が低下する。
【選択図】図４

Description

ここに開示する技術は、航空機の降着装置用油圧シリンダに関する。

特許文献１には、航空機の降着装置用の油圧シリンダが記載されている。この油圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に油室を区画すると共に、油室内に作動油が給排されることによって往復移動するピストンと、ピストンがストロークの終端に近づいたとき以降はピストンの移動速度を低減させることで、ピストンがストロークの終端に達したときの衝撃を緩和するよう構成されたスナビング機構と、を備えている。

スナビング機構は、ピストンのストロークの終端付近において、シリンダチューブの内周面に開口しかつ、シリンダチューブ内に作動油を供給及び排出する給排口と、ピストンに対して一体的に設けられかつ、シリンダチューブの内周面に摺動する周面にスリットが形成されたスナバーリングと、を備えて構成されている。ピストンがストロークの終端に近づくと、ピストンが給排口を覆うようになり、油室と給排口とは、スナバーリングのスリットを介して連通するようになる。この状態では、スリットが絞り流路として機能をし、油室から排出される作動油の流量が低下することによって、ピストンの移動速度が低減することになる。

特許第５６０６０４４号公報

特許文献１に記載された構成では、スナバーリングに形成されたスリットが、シリンダチューブの内周面との間で常時、絞り流路を構成している。油圧シリンダを使っている最中に、作動油中の異物により、この絞り流路が詰まってしまうと、ストロークの終端で作動油排出流路が閉じられ、油圧シリンダの機能低下をもたらす。絞り流路が詰まってしまうと、油圧シリンダを分解して詰まりを解消する以外の方策がない。

また、スリットが形成されているスナバーリングがシリンダチューブの内周面を摺動するため、シリンダチューブの内周面に摩耗痕が発生し、作動油中の異物が増加してしまう虞もある。シリンダチューブ内周面に摩耗痕が発生してしまうと、ピストンのシール性が低下する。

さらに、油室に作動油を給排するための給排口が、シリンダチューブの内周面に開口しているため、その給排口につながる油路を、シリンダチューブの外周囲に設ける必要がある。このため、油圧シリンダが径方向に大きくなってしまうと共に、その重量も増大してしまうという不都合もある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて、スナビング機構が、スリットが形成されたスナバーリングを備えることに起因する様々な不都合を解消することにある。

具体的に、ここに開示する技術は、航空機の降着装置用の油圧シリンダに係る。この油圧シリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に油室を区画するよう構成されたピストンと、前記ピストンと連結して構成されたピストンロッドと、前記シリンダチューブの端部に設けられかつ、前記ピストンのストロークの終端を規定するよう構成された一対のエンドカバーと、前記ピストンがストロークの終端に近づいたとき以降に、前記ピストンの移動速度を低減させるよう構成されたスナビング機構と、を備える。

前記スナビング機構は、前記ピストンのストローク方向を向いて前記油室内に開口するよう前記エンドカバーに設けられると共に、作動油を給俳するよう構成された給排口と、前記油室内において、前記給排口を開閉するよう構成された弁体と、前記弁体と前記ピストンとを互いに相対移動可能に連結するよう構成された連結部と、前記給排口の縁部から凹陥すると共に、前記弁体が前記給排口を閉じたときに、前記弁体によって区画されることで、前記給排口よりも小断面積でかつ、前記油室につながる絞り流路を形成するよう構成された凹部と、を有する。

そして、前記スナビング機構は、前記ピストンがストロークの終端に近づいたときに、前記ピストンと共に移動をした前記弁体が、開いていた前記給排口を閉じて前記絞り流路が形成されると共に、前記ピストンがストロークの終端に近づく方向にさらに移動をしたときに、前記油室内の前記作動油が前記絞り流路を通じて排出されることで、前記ピストンの移動速度が低下するよう構成されている。

この構成によると、スナビング機構は、シリンダチューブの端部のエンドカバーに設けられた給排口と、ピストンと共に移動をする弁体と、弁体とピストンとを連結する連結部と、によって構成される。スナビング機構が、シリンダチューブの端部に設けられるため、油圧シリンダは径方向に大型化しない。それにより、油圧シリンダの軽量化も図られる。

ピストンがストロークの終端から離れているときには、弁体が給排口から離れていて給排口が開いた状態となる。ピストンがエンドカバーに近づく方向に移動することに伴って油室から排出される作動油は、給排口を通って排出される。給排口の断面積を所定の断面積に設定しておけば、所望の速度でピストンをストロークさせることが可能になる。

ピストンストロークの終端に近づくと、ピストンと共に移動をする弁体が、開いていた給排口を閉じる。給排口が閉じることによって、給排口の縁部から凹陥する凹部が、油室につながる絞り流路を形成する。

連結部は、ピストンと弁体とを相対移動可能に連結するため、弁体が給排口を閉じた状態で、ピストンはさらにストロークすることが可能である。ピストンがさらにストロークをしたときには、油室内の作動油は絞り流路を通じて排出される。絞り流路は、給排口よりも断面積が小さいため、作動油の排出流量が低下する。その結果、ピストンの移動速度が低下する。

こうして、ピストンがストロークの終端に近づいたとき以降に、ピストンの移動速度が低下するようになり、ピストンがストロークの終端に到達したときの衝撃が緩和される。

この構成のスナビング機構は、シリンダチューブの内周面を摺動するスナバーリングを備えていないため、シリンダチューブの内周面に摩耗痕が形成されることが抑制され、作動油中の異物の発生を低減することができる。

また、絞り流路を形成する凹部は、ピストンが摺動するシリンダチューブの内周面の近くに位置しないため、絞り流路の詰まりが生じることが抑制される。

ここで、ピストンがストロークの終端に至った状態から、ピストンが逆方向にストロークをするときには、ピストンがエンドカバーから離れるように移動する。ピストンの移動に伴って弁体も移動をするため、弁体が給排口から離れて、閉じていた給排口が開く。この状態では、給排口の凹部により形成されていた絞り流路が形成されなくなる。このように、前記の構成のスナビング機構は、弁体が給排口を閉じたときにのみ、絞り流路が形成され、弁体が給排口から離れたときには、絞り流路が形成されない。

これにより、給排口の凹部の近傍に異物が付着していたとしても、弁体が給排口から離れて油室内に作動油が流入するときに発生する力（作動油による摩擦力）により、付着していた異物を、自動的に除去することが可能になる。

ここで、給排口に凹部を形成する代わりに、給排口を閉じる弁体に凹部を形成し、弁体が給排口を閉じたときに凹部が絞り流路を形成する構成も考えられる。しなしながら、エンドカバーは、ピストンとは異なり、移動をしない。そのため、油室内に作動油が流入する際の、エンドカバーと作動油の流入速度との速度差は、エンドカバーから離れる方向に移動をするピストンと作動油の流入速度との速度差よりも大きい。つまり、給排口に凹部を形成することによって、その凹部の近傍に付着した異物に対して、より大きな流体力を作用させることが可能になる。従って、前記の構成は、異物の除去効果が高い。

異物が除去される結果、給排口が弁体によって再び閉じられて絞り流路が形成されたときに、当該絞り流路が詰まることが防止されると共に、仮に絞り流路が詰まっていたとしても、弁体が給排口から離れたときに、その詰まりを自動的に解消することが可能になる。この構成のスナビング機構は、セルフクリーニング機能を有することになるから、油圧シリンダの信頼性が向上する。

前記弁体の先端は、前記給排口に挿入可能なテーパ面を有する先細に形成されており、前記凹部は、前記給排口の縁部に設けられると共に、前記弁体が前記給排口を閉じたときに、前記弁体の前記テーパ面によって区画されることで、前記油室につながるオリフィスを形成するよう構成された切り欠きである、としてもよい。

弁体の先端を先細に形成すると共に、凹部を、給排口の縁部に形成された切り欠きによって構成することで、弁体が給排口を閉じたときに、油室につながる絞り流路として、絞り流路の短いオリフィスを形成することが可能になる。

ここで、航空機は、気温の高い地域に着陸又は離陸したり、気温の低い地域に着陸又は離陸したりする。そのため、使用される作動油の温度範囲は広く、粘度の変化も大きい。

また、航空機は、高高度を飛行中に極低温下に曝される。従来の航空機の油圧供給系統は、温度管理された集中油圧源から作動油を使用しているため、油圧シリンダ等の作動時に作動油の温度低下は起こりにくい。しかしながら、降着装置用の油圧シリンダが、電動モータによって駆動される油圧ポンプからの作動油が供給されるよう構成されたＥＨＡ（Electro Hydrostatic Actuator）システムの油圧シリンダであれば、降着装置は飛行中には使用されないため、作動油の温度が大きく低下してしまう。そのため、着陸時には作動油の温度が大幅に低下した状態で、油圧シリンダを動作させる場合もある。

このように航空機の降着装置用油圧シリンダは、作動油の温度変化が大きく、それに伴い、作動油の粘度の変化が大きくなるという特有の事情がある。これに対し、オリフィスは、絞り流路が短いので、絞り流路の長いチョークに比べて流体の粘度の影響が少なく、作動油の粘度が変化しても、通過する流量は変わりにくいという特性を有している。従って、給排口の縁部に形成された切り欠きによってオリフィスを構成することは、温度変化が大きく、それによって作動油の粘度変化の大きい航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて、動作特性を一定に維持して、油圧シリンダの動作安定性を向上させる上で有利になる。

前記凹部は、前記エンドカバーに、２以上設けられている、としてもよい。こうすることで、弁体が給排口を閉じたときに複数の絞り流路が形成される。複数の絞り流路の内の１つが詰まったとしても、他の詰まっていない絞り流路によって、作動油を油室から排出させることが可能になる。これによって、ピストンを、その終端まで確実にストロークさせることが可能になる。この構成は、油圧シリンダの機能確保の上で有利であり、航空機の降着装置用油圧シリンダとして機能喪失を防止することができる。

前記連結部は、前記弁体を前記ピストンから離れる方向に付勢すると共に、前記弁体が前記ピストンに近づく方向に相対移動をすることを許容する付勢部材によって構成されている、としてもよい。前記作動油が前記給排口を通じて前記油室内に流入することで前記ピストンが前記エンドカバーから離れる方向に移動をする。このとき、前記連結部の付勢力は、前記作動油の圧力によって、前記給排口を閉じていた前記弁体が前記給排口から離れるような付勢力に設定されている、としてもよい。

こうすることで、ピストンがエンドカバーから離れる方向に移動するときには、作動油の圧力によって弁体が給排口から離れるようになり、油室内に作動油が速やかに流入する。これは、油圧シリンダの動作開始時におけるピストンの移動速度を比較的高くすることを可能にし、油圧シリンダの動作特性が良好になる。

以上説明したように、前記の航空機の降着装置用油圧シリンダは、スナビング機構が、シリンダチューブの内周面を摺動するスナバーリングを備えていないため、シリンダチューブの内周面に摩耗痕が発生すること、及び異物の発生が防止される。また、絞り流路を形成する凹部の付近に付着した異物を、給排口を通じて流入する作動油の流れによって自動的に除去することができ、絞り流路の詰まりを抑制、又は、絞り流路の詰まりを自動的に解消することができるから、油圧シリンダの信頼性を向上させることができる。さらに、スナビング機構をエンドカバーに設けることで、油圧シリンダの小型化、及び、軽量化を図ることができる。

図１は、航空機の降着装置用油圧シリンダの構成を概念的に示す図である。 図２の右図は、ボア側油室内におけるヘッドカバー（エンドカバー）の第１給排口付近を拡大して示す図、左図は、右図のＡ−Ａ断面図である。 図３の左図は、アニュラス側油室内におけるロッドカバー（エンドカバー）の第２給排口付近を拡大して示す図、右図は、左図のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、油圧シリンダが伸びる方向にストロークする際の動作を説明する遷移図である。 図５は、油圧シリンダが縮む方向にストロークする際の動作を説明する遷移図である。 図６の右図は、凹部の変形例を示す図、左図は、右図のＣ−Ｃ断面図である。 図７の右図は、凹部の変形例を示す図、左図は、右図のＤ−Ｄ断面図である。

以下、ここに開示する航空機の降着装置用油圧シリンダの構成を、図を参照しながら説明する。尚、以下の説明は例示である。この油圧シリンダは、ＥＨＡを構成する油圧シリンダとしてもよい。また、航空機の油圧システムから油圧の供給を受ける油圧シリンダとしてもよい。

降着装置用油圧シリンダは、図示は省略するが、航空機の降着装置において、脚の揚降を行うためのギヤシリンダ、脚を収容する格納室のドアを開閉するためのドアシリンダ、及び、脚を降ろした状態で固定する機構を解除するためのダウンロックリリースシリンダの三種類のシリンダのいずれにも適用できる。

図１は、油圧シリンダ１の全体構成を概念的に示している。油圧シリンダ１は、円筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２内に油室を区画するよう構成されたピストン３と、ピストン３と連結して構成されたピストンロッド３２と、シリンダチューブ２の端部に設けられかつ、ピストン３のストロークの終端を規定するよう構成された一対のエンドカバー４１、４２とを備えている。油圧シリンダ１は、シリンダチューブ２内に区画される２つの油室２１、２２に、作動油が供給及び排出されることによって、油圧シリンダ１の中心軸Ｘ方向に伸縮する。油圧シリンダ１は、ピストン３がストロークの終端に近づいたとき以降に、ピストン３の移動速度を低減させるように構成されたスナビング機構７１、７２を備えている。スナビング機構７１、７２は、油圧シリンダ１が縮む側、及び、伸びる側のそれぞれに設けられている。

ピストンロッド３２の先端は、図示は省略するが、可動端として、航空機における機体設備の被取付部に取付固定される。一方、ヘッドカバー（エンドカバー）４１の他端（図１における左端）は、固定端として、航空機における機体設備の被取付部に取付固定される。油圧シリンダ１は、中心軸Ｘ上に位置する２つの端部において、機体設備に取付固定される。

油圧シリンダ１は、シリンダチューブ２内に、ボア側油室２１（つまり、ピストンロッド３２が配設されていない側の油室）とアニュラス側油室２２（つまり、ピストンロッド３２が配設されている側の油室）とを有している。ピストン３は、シリンダチューブ２内で、ボア側油室２１とアニュラス側油室２２とを隔てている。油圧シリンダ１の第１ポート１１はボア側油室２１に連通し、第２ポート１２はアニュラス側油室２２に連通している。作動油は、第１ポート１１を介して、ボア側油室２１に流入及び流出し、第２ポート１２を介して、アニュラス側油室２２に流入及び流出する。

ヘッドカバー（エンドカバー）４１は、ボア側油室２１側のシリンダチューブ２の端部に設けられている。ヘッドカバー４１は、ボア側油室２１に臨む端面４１１を有している。この端面４１１は、ピストン３が縮む方向のストロークの終端を規定する。

第１ポート１１は、ヘッドカバー４１の外周面に設けられている。ヘッドカバー４１にはまた、その端面４１１に、第１給排口４１２が開口している。第１給排口４１２は、ピストン３のストローク方向を向いてボア側油室２１内に開口する。第１給排口４１２は、中心軸Ｘと同軸となるように設けられている。第１給排口４１２は、図２に示すように、所定の断面積を有する円形状である。第１ポート１１と第１給排口４１２とは、ヘッドカバー４１内に設けられた油路４１３を通じて、つながっている。第１ポート１１から流入した作動油は、油路４１３及び第１給排口４１２を通じて、ボア側油室２１に供給される。また、ボア側油室２１から排出される作動油は、第１給排口４１２及び油路４１３を通って、第１ポート１１から流出する。

第１給排口４１２の縁部には、図２に拡大して示すように、凹部としての切り欠き４１４が設けられている。図２に示すように、ここに示す例では、第１給排口４１２の縁部が縦断面で直角に形成されており、切り欠き４１４はその直角の縁部を斜めに切り欠いて設けられている。切り欠き４１４は、図２の左図に示すように、第１給排口４１２において、周方向に等間隔を開けて、２つ設けられている。図２においては、上下方向に向かい合うように、２つの切り欠き４１４が、第１給排口４１２に形成されている。この切り欠き４１４は、後述するように、オリフィスを構成する。

ロッドカバー（エンドカバー）４２は、アニュラス側油室２２側のシリンダチューブ２の端部に設けられている。ロッドカバー４２は、アニュラス側油室２２に臨む端面４２１を有しており、この端面４２１は、ピストン３が伸びる方向のストロークの終端を規定する。

第２ポート１２は、ロッドカバー４２の外周面に設けられている。ロッドカバー４２にはまた、その端面４２１に、当該端面４２１から、中心軸Ｘの方向に凹陥する収容部４２５が形成されている。収容部４２５は、後述する第２弁体５２よりも大径に形成されており、この収容部４２５は、第２弁体５２を、その内部に収容する。

収容部４２５の底端面（図１及び図３における右端面）に、第２給排口４２２が開口している。第２給排口４２２は、ピストン３のストローク方向を向いてアニュラス側油室２２内に開口する。第２給排口４２２は、中心軸Ｘと同軸となるように設けられている。第２給排口４２２は、図３に示すように、所定の断面積を有する円形状である。第２給排口４２２は、収容部４２５よりも小径である。収容部４２５と第２給排口４２２との間には段差が設けられる。第２ポート１２と第２給排口４２２とは、ロッドカバー４２内に設けられた油路４２３を通じてつながっている。第２ポート１２から流入した作動油は、ロッドカバー４２内の油路４２３及び第２給排口４２２を通じて、アニュラス側油室２２に流入する。また、アニュラス側油室２２から流出する作動油は、第２給排口４２２及び油路４２３を通じて、第２ポート１２から流出する。

第２給排口４２２の縁部には、図３に拡大して示すように、凹部としての切り欠き４２４が設けられている。図３に示すように、ここに示す例では、第２給排口４２２の縁部が縦断面で直角に形成されており、切り欠き４２４はその直角の縁部を斜めに切り欠いて設けられている。切り欠き４２４は、図３の右図に示すように、第２給排口４２２において、周方向に等間隔を開けて、２つ設けられている。図３においては、上下方向に向かい合うように、２つの切り欠き４２４が、第２給排口４２２に形成されている。この切り欠き４２４は、後述するように、オリフィスを構成する。

ボア側油室２１内には、第１給排口４１２を開閉するよう構成された第１弁体５１が配設されている。第１弁体５１は、基端部５１１と、基端部５１１から突出する先端部５１２とを有している。

第１弁体５１の基端部５１１は、ピストン３のボア側油室２１側において、保持部３１１に内挿されている。保持部３１１は、ピストン３のボア側油室２１に臨む端面において、中心軸Ｘと同軸でかつ、ピストン３の端面から中心軸Ｘ方向に凹陥するように形成されている。第１弁体５１は、その基端部５１１がピストン３の保持部３１１に保持された状態で、中心軸Ｘ方向に往復移動することが可能である。

先端部５１２は、ピストン３の先端面からヘッドカバー４１の方に突出している。先端部５１２は、中心軸Ｘと同軸に配置されている。先端部５１２は、基端部５１１よりも小径に構成されている。先端部５１２の径は、第１給排口４１２の径よりも大に設定されている。先端部５１２の先端部分は、先細に構成されている。後述するように、第１弁体５１の先端部５１２の先端部分が第１給排口４１２に挿入される。先端部５１２におけるテーパ面が、第１給排口４１２の開口縁に当たって、第１給排口４１２を閉じる。先端部５１２を先細に構成することで、第１給排口４１２を確実に閉じることができるようになる。

図２に示すように、第１弁体５１の先端部５１２が第１給排口４１２を閉じると、その第１弁体５１の先端部５１２のテーパ面と、切り欠き４１４との間に、ボア側油室２１につながるオリフィス（つまり、絞り流路）が形成される。第１給排口４１２には２つの切り欠き４１４が形成されているため、第１弁体５１の先端部５１２が第１給排口４１２を閉じたときに、２つのオリフィスが形成される。第１給排口４１２が閉じられた後、ボア側油室２１内の作動油は、２つのオリフィスを通じて排出される。

第１弁体５１とピストン３とは、第１連結部６１によって互いに連結されている。第１連結部６１は、例えば圧縮ばねによって構成されている。第１連結部６１は、ピストン３の保持部３１１内において、第１弁体５１の基端部５１１とピストン３とを互いに連結する。第１連結部６１は、第１弁体５１を、ピストン３から離れる方向に付勢すると共に、第１弁体５１がピストン３に近づく方向に相対移動することを許容する。これにより第１連結部６１は、第１弁体５１の先端とピストン３との距離を所定の距離に保ちながら、ピストン３の往復移動に伴って、第１弁体５１を中心軸Ｘ方向に往復移動させることができる。さらに後述するように、第１連結部６１は、第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じた状態で、ピストン３がヘッドカバー４１に近づく方向にさらに移動することを許容する。ここで、第１連結部６１を構成する圧縮ばねの、ばね定数は比較的低く設定されている。こうすることで、第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じた状態で、ピストン３がヘッドカバー４１に近づく方向にさらに移動するときに、第１連結部６１のばね力がピストン３に大きく作用することを防止することができる。つまり、第１連結部６１のばね力は、ピストン３の移動速度を低減させない程度に設定されている。

アニュラス側油室２２内には、第２給排口４２２を開閉するよう構成された第２弁体５２が配設されている。第２弁体５２は、ピストンロッド３２に外挿される環状に構成されている。従って、第２弁体５２は、中心軸Ｘ上に配置されている。第２弁体５２は、ピストンロッド３２に案内されることにより、中心軸Ｘ方向に往復移動することが可能である。

第２弁体５２は、第２給排口４２２の径よりも大に設定されている。また、第２弁体５２の先端部分（尚、第２弁体５２の先端部分は、図１における右側の部分である）は、先細に構成されている。第２弁体５２の先端部分が第２給排口４２２に挿入される（図３参照）。このことにより、先端部分におけるテーパ面が、第２給排口４２２の開口縁に当たって、第２給排口４２２を閉じる。第２弁体５２の先端部分を先細に構成することで、第２給排口４２２を確実に閉じることができるようになる。

図３に示すように、第２弁体５２の先端部分が第２給排口４２２を閉じると、その第２弁体５２の先端部分のテーパ面と、切り欠き４２４との間に、アニュラス側油室２２につながるオリフィス（つまり、絞り流路）が形成される。第２給排口４２２には２つの切り欠き４２４が形成されているため、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じたときに、２つのオリフィスが形成される。第２給排口４２２が閉じられた後、アニュラス側油室２２内の作動油は、２つのオリフィスを通じて排出される。

第２弁体５２とピストン３とは、第２連結部６２によって互いに連結されている。第２連結部６２は、例えば圧縮ばねによって構成されている。第２連結部６２は、図例ではピストンロッド３２を囲むように配設されて、第２弁体５２の基端部分とピストン３とを互いに連結する。第２連結部６２は、第２弁体５２を、ピストン３から離れる方向に付勢すると共に、第２弁体５２がピストン３に近づく方向に相対移動することを許容する。これにより第２連結部６２は、第２弁体５２とピストン３との間隔を所定の間隔に保ちながら、ピストン３の往復移動に伴って、第２弁体５２を中心軸Ｘ方向に往復移動させることができる。さらに後述するように、第２連結部６２は、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じた状態で、ピストン３がロッドカバー４２に近づく方向にさらに移動することを許容する。

ここで、第２連結部６２を構成する圧縮ばねの、ばね定数は比較的低く設定されている。こうすることで、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じた状態で、ピストン３がロッドカバー４２に近づく方向にさらに移動するときに、第２連結部６２のばね力がピストン３に大きく作用することを防止することができる。つまり、第２連結部６２のばね力は、ピストン３の移動速度を低減させないよう設定されている。

以上の構成において、ボア側油室２１に設けられかつ、油圧シリンダ１が縮む側のスナビング機構７１は、ヘッドカバー４１に設けられた第１給排口４１２、第１給排口４１２を開閉する第１弁体５１、第１弁体５１とピストン３とを連結する第１連結部６１、及び、第１給排口４１２に設けられた切り欠き４１４、４１４によって構成される。

アニュラス側油室２２に設けられかつ、油圧シリンダ１が伸びる側のスナビング機構７２は、ロッドカバー４２に設けられた第２給排口４２２、第２給排口４２２を開閉する第２弁体５２、第２弁体５２とピストン３とを連結する第２連結部６２、及び、第２給排口４２２に設けられた切り欠き４２４、４２４によって構成される。

次に、図４及び図５を参照しながら、油圧シリンダ１の動作について説明をする。図４は、油圧シリンダ１が伸びる方向にストロークする際の動作を示す遷移図である。図４の左側の各図は、縦断面であり、図４の右側の各図は、第２給排口４２２の位置における横断面である。図５は、油圧シリンダ１が縮む方向にストロークする際の動作を示す遷移図である。図５の右側の各図は、縦断面であり、図５の左側の各図は、第１給排口４１２の位置における横断面である。

まず、図４について説明をする。図４においてＰ１１は、油圧シリンダ１が最も縮んだ状態を示している。ここから、ボア側油室２１内に作動油の供給が開始されると共に、アニュラス側油室２２から作動油の排出が開始されることにより、ピストン３の、伸びる方向へのストロークが開始する。このとき、第２弁体５２は、第２給排口４２２から離れており、第２給排口４２２が開いている。ピストン３がロッドカバー４２に向かって移動をするに伴い、アニュラス側油室２２の作動油は、第２給排口４２２を通じて排出される。作動油の排出流量が高いため、ピストン３の移動速度は、比較的高くなる。

ここで、ピストン３のストロークが開始するときに、ボア側油室２１においては第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じている。第１弁体５１とピストン３とを連結する第１連結部６１のばね定数が低いため、第１ポート１１から作動油が流入すると、その作動油の流入圧力が第１弁体５１を押して、第１連結部６１のばね力に対抗して第１弁体５１を第１給排口４１２から離すようになる。こうして、ピストン３のストロークの開始時に、第１給排口４１２が速やかに開くようになるから、油圧シリンダ１の動作開始時の速度を、比較的高くすることが可能になる。

続くＰ１２では、ピストン３がストロークをすることに伴い、第２弁体５２がロッドカバー４２の方に移動をする結果、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じるようになる。第２弁体５２とピストン３とは、第２連結部６２によって所定の間隔に保たれているから、ピストン３がストロークの終端近くに到達したときに、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じるようになる。第２弁体５２は、収容部４２５内に位置する。第２給排口４２２が閉じられると、アニュラス側油室２２につながる２つのオリフィスが、第２弁体５２と２つの切り欠き４２４とによって形成される。

第２連結部６２を介して第２弁体５２とピストン３とは連結されているため、第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じたままで、ピストン３はさらにストロークをすることが可能である。Ｐ１３は、Ｐ１２よりもピストン３が、ロッドカバー４２にさらに近づいた状態を示している。ピストン３の移動に伴いアニュラス側油室２２内の作動油は、２つのオリフィスを通じて排出される。断面積が小さいため、作動油の排出流量が低減する。その結果、ピストン３がストロークの終端近くに到達したとき以降は、ピストン３の移動速度が低下する。

ここで、前述したように、第２連結部６２を構成する圧縮ばねのばね定数は低く設定されている。このため、ピストン３と第２弁体５２との間隔が狭くなって、第２連結部６２のばね力がピストン３に作用したとしても、ピストン３の移動速度にほとんど影響を与えない。つまり、油圧シリンダ１の伸びる側のスナビング機構７２は、実質的にオリフィスのみによって、スナビング特性が設定される。

そうして、Ｐ１４において、ピストン３が、ロッドカバー４２の端面４２１に当接することにより、ピストン３がストロークの終端に到達する。

次に、図５について説明をする。図５においてＰ２１は、油圧シリンダ１が最も伸びた状態を示している。ここから、アニュラス側油室２２内に作動油の供給が開始されると共に、ボア側油室２１から作動油の排出が開始されることにより、ピストン３の、縮む方向へのストロークが開始する。このとき、第１弁体５１は、第１給排口４１２から離れており、第１給排口４１２が開いている。ピストン３がヘッドカバー４１に向かって移動をするに伴い、ボア側油室２１の作動油は、第１給排口４１２を通じて排出される。作動油の排出流量が高いため、ピストン３の移動速度は、比較的高くなる。

ここで、ピストン３のストロークが開始するときに、アニュラス側油室２２においては第２弁体５２が第２給排口４２２を閉じている。第２弁体５２とピストン３とを連結する第２連結部６２のばね定数が低いため、第２ポート１２から作動油が流入すると、その作動油の流入圧力が第２弁体５２を押して、第２連結部６２のばね力に対抗して第２弁体５２を第２給排口４２２から離すようになる。こうして、Ｐ２２に示すように、ピストン３のストロークの開始時に、第２給排口４２２が速やかに開くようになるから、油圧シリンダ１の動作開始時の速度を、比較的高くすることが可能になる。

続くＰ２３では、ピストン３がストロークをすることに伴い、第１弁体５１がヘッドカバー４１の方に移動をする結果、第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じるようになる。第１弁体５１の先端とピストン３とは、第１連結部６１によって所定の距離に保たれているから、ピストン３がストロークの終端近くに到達したときに、第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じることになる。第１給排口４１２が閉じられると、ボア側油室２１につながる２つのオリフィスが、第１弁体５１と２つの切り欠き４１４とによって形成される。

第１連結部６１を介して第１弁体５１とピストン３とは連結されているため、第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じたままで、ピストン３はさらにストロークをすることが可能である。Ｐ２３以降で、ピストン３が、ヘッドカバー４１にさらに近づくと、ボア側油室２１内の作動油は、２つのオリフィスを通じて排出される。断面積が小さくなることで、作動油の排出流量が低減する。その結果、ピストン３がストロークの終端近くに到達した以降は、ピストン３の移動速度が低下する。

ここで、前述したように、第１連結部６１を構成する圧縮ばねのばね定数は低く設定されているため、第１連結部６１のばね力がピストン３に作用したとしても、ピストン３の移動速度にほとんど影響を与えない。つまり、油圧シリンダ１の縮む側のスナビング機構７１も、実質的にオリフィスのみによって、スナビング特性が設定されている。

そうして、Ｐ２４において、第１弁体５１の先端部５１２が第１給排口４１２を閉じた状態で、ピストン３が、ヘッドカバー４１の端面４１１に当接することにより、ピストン３がストロークの終端に到達する。

以上説明したように、スナビング機構７１、７２は、シリンダチューブ２の端部に設けられた一対のエンドカバーであるヘッドカバー４１、ロッドカバー４２と、ピストン３と共に移動をする第１及び第２弁体５１、５２と、第１及び第２連結部６１、６２と、によって構成される。スナビング機構７１、７２が、シリンダチューブ２の両端部に設けられ、これらのスナビング機構７１、７２は、シリンダチューブ２の径を拡大しない。このため、油圧シリンダ１は大型化しない。それにより、油圧シリンダ１の軽量化も図られる。

また、この構成のスナビング機構７１、７２は、シリンダチューブ２の内周面を摺動するスナバーリングを備えていないため、シリンダチューブ２の内周面に摩耗痕が形成されること、及び異物の発生が抑制される。さらに、第１及び第２給排口４１２、４２２に設けられた切り欠き４１４，４２４によって形成されるオリフィスは、ピストン３が摺動するシリンダチューブ２の内周面の近くに位置しないため、オリフィスの詰まりが抑制される。

また、前記の構成のスナビング機構７１、７２は、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２を閉じたときにのみ、オリフィスが形成され、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２から離れたときには、オリフィスが形成されない。

これにより、第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部の切り欠き４１４、４２４の近傍に異物が付着していたとしても、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２から離れてボア側油室２１及びアニュラス側油室２２内に作動油が流入するときに発生する力（作動油による摩擦力）によって、付着していた異物を、自動的に除去することが可能になる。

ここで、切り欠き４１４、４２４は、それぞれヘッドカバー４１、ロッドカバー４２に設けられている。ヘッドカバー４１、ロッドカバー４２は、ピストン３とは異なり移動しないため、作動油が、ボア側油室２１及びアニュラス側油室２２内に流入する際の、ヘッドカバー４１、ロッドカバー４２と作動油の流入速度との速度差は、ヘッドカバー４１、ロッドカバー４２から離れようとするピストン３と作動油の流入速度との速度差よりも大きい。そのため、切り欠き４１４、４２４の近傍に付着した異物には比較的大きな流体力が作用する。その結果、異物は効果的に除去される。また、切り欠き４１４、４２４が設けられた第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部は、作動油がボア側油室２１及びアニュラス側油室２２内に流入するときには、急拡大となる箇所に相当するため、作動油の拡大流れによって効果的に異物を除去することが可能になる。

こうして、第１及び第２給排口４１２、４２２が第１及び第２弁体５１、５２によって閉じられてオリフィスが形成されたときに、当該オリフィスが詰まることが防止されると共に、仮にオリフィスが詰まっていたとしても、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２から離れたときに、その詰まりを自動的に解消することが可能になる。

この構成のスナビング機構７１、７２は、セルフクリーニング機能を有することになるから、油圧シリンダ１の信頼性が向上する。

尚、図２及び図３に示す例では、第１給排口４１２の縁部、及び、第２給排口４２２の縁部をそれぞれ、縦断面で直角に形成しているが、第１給排口４１２は、第１弁体５１の先細形状に対応するように、テーパ状に形成してもよいし、第２給排口４２２は、第２弁体５２の先細形状に対応するように、テーパ状に形成してもよい。その場合に、第１給排口４１２のテーパ角と、第１弁体５１のテーパ角とは異ならせることが好ましく、同様に、第２給排口４２２のテーパ角と、第２弁体５２のテーパ角とは異ならせることが好ましい。第１給排口４１２及び第２給排口４２２をテーパ状に形成する場合も、オリフィスを形成する切り欠き４１４、４２４はそれぞれ、テーパの縁部に形成することが好ましい。こうすることで、後述するように絞り流路の短いオリフィスを形成することが可能になると共に、オリフィスの詰まりを効果的に抑制することが可能になる。

オリフィスは、第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部に形成された切り欠き４１４、４２４によって構成されているため、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２を閉じたときに、第１及び第２弁体５１、５２のテーパ面と切り欠き４１４、４２４とによって、絞り流路の短いオリフィスを形成することが可能になる。

ここで、航空機は、気温の高い地域に着陸又は離陸したり、気温の低い地域に着陸又は離陸したりする。そのため、使用される作動油の温度範囲は広く、粘度の変化も大きい。

また、航空機は、高高度を飛行中に極低温下に曝される。従来の航空機の油圧供給系統は、温度管理された集中油圧源から作動油を使用しているため、油圧シリンダ等の作動時に作動油の温度低下は起こりにくい。しかしながら、降着装置用の油圧シリンダ１が、ＥＨＡシステムの油圧シリンダであれば、降着装置は飛行中には使用されないため、作動油の温度が大きく低下してしまう。そのため、着陸時には作動油の温度が大幅に低下した状態で、油圧シリンダを動作させる場合もある。

このように航空機の降着装置用油圧シリンダ１は、作動油の温度変化が大きく、それに伴い、作動油の粘度の変化も大きくなる。これに対し、オリフィスは、流体の粘度の影響が少なく、作動油の粘度が変化しても、通過する流量は変わりにくいという特性を有している。尚、作動油の流量を制御する別の構成としてチョークが知られている。チョークは、断面積に比べて絞り流路が長い。チョークは、流体の粘度が変化すると、その流量が変化しやすいという特性を有している。そのため、作動油の温度変化が大きく、それに伴い、作動油の粘度の変化も大きくなる航空機の降着装置用油圧シリンダ１に、オリフィスに代えてチョークを設けることは、スナビング機構の動作特性が一定にならない虞があり、適当ではない。

従って、第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部に形成された切り欠き４１４、４２４によってオリフィスを構成することは、温度変化が大きく、それによって作動油の粘度変化の大きい航空機の降着装置用油圧シリンダ１において、動作特性を一定に維持できる。そして、油圧シリンダ１の動作安定性を向上させる上で有利になる。

尚、第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部に切り欠き４１４、４２４を形成して、オリフィスを構成することに限定されず、第１及び第２給排口４１２、４２２の縁部から凹陥する凹部を設け、第１及び第２弁体５１、５２が第１及び第２給排口４１２、４２２を閉じたときに、絞り流路を構成するようにしてもよい。

図６は、凹部４１５を例示している。尚、図６は、第１給排口４１２に設けた凹部４１５を示しているが、同様の凹部は、第２給排口４２２に形成することも可能である。

凹部４１５は、ヘッドカバー４１の端面４１１から凹陥するように形成されている。凹部４１５はまた、第１給排口４１２の縁部から径方向の外方に向かって延びている。第１弁体５１の先端部５１２は、その先端面が平らに形成されている。先端部５１２は、ヘッドカバー４１の端面４１１に当接することにより、第１給排口４１２を閉じる。先端部５１２がヘッドカバー４１の端面４１１に当接した状態で、凹部４１５は、先端部５１２の外周面よりも径方向の外方にまで延びている。第１弁体５１が第１給排口４１２を閉じたときに、凹部４１５は、ボア側油室２１に連通する。こうして、先端部５１２と凹部４１５とによって径方向に延びる絞り流路が区画形成される。

図７は、図６とは異なる形状の凹部４１６を例示している。尚、図７も、第１給排口４１２に設けた凹部４１６を示しているが、同様の凹部は、第２給排口４２２に形成することも可能である。凹部４１６は、第１給排口４１２の周面から凹陥するように形成されている。凹部４１６はまた、第１給排口４１２の縁部から第１給排口４１２の内方に向かって延びている。図２に示す第１弁体５１と同様に構成された第１弁体５１の、先端部５１２のテーパ面が第１給排口４１２の開口縁に当たって、第１給排口４１２が閉じられる。この状態で、先端部５１２のテーパ面と凹部４１６とによって、ボア側油室２１に連通すると共に、第１給排口４１２の内方に向かって延びる絞り流路が区画形成される。

第１及び第２給排口４１２、４２２において、オリフィスを形成する切り欠き４１４、４２４はそれぞれ、２つ設けられている。２つのオリフィスの内の１つが詰まったとしても、他の詰まっていないオリフィスによって、作動油をボア側油室２１及びアニュラス側油室２２から排出させることが可能になる。これによって、ピストン３を、その終端まで確実にストロークさせることが可能になる。この構成は、油圧シリンダ１の機能確保の上で有利であり、航空機の降着装置用油圧シリンダ１として機能喪失を防止することができる。

尚、第１及び第２給排口４１２、４２２に形成する切り欠きの数は２つに限らず、３つ以上形成してもよい。切り欠きは、周方向に等間隔となるように、第１及び第２給排口４１２、４２２に形成すればよい。第１及び第２給排口４１２、４２２に、１つの切り欠きを設けるようにしてもよい。

また、前述の通り、第１及び第２連結部６１、６２を構成する圧縮ばねのばね定数を低く設定することにより、第１及び第２連結部６１、６２のばねによって、スナビング特性が影響を受けることを防止することができると共に、油圧シリンダ１の動作開始時には、第１及び第２弁体５１、５２が給排口から速やかに離れるようになって、ピストンの移動速度を比較的高くすることが可能になる。

尚、第１及び第２連結部６１、６２は、圧縮ばねによって構成することに限定されない。第１及び第２連結部６１、６２はそれぞれ、第１及び第２弁体５１、５２をピストン３から離れる方向に付勢すると共に、第１及び第２弁体５１、５２がピストン３に近づく方向に相対移動をすることを許容する付勢部材とすればよい。従って、第１及び第２連結部６１、６２は様々な構成を、適宜採用することが可能である。また、第１及び第２連結部６１、６２は、付勢部材に限定されず、第１及び第２弁体５１、５２がピストン３の往復移動に伴ってストローク方向に往復移動すると共に第１及び第２弁体５１、５２とピストン３とが相対移動可能となるように、第１及び第２弁体５１、５２とピストン３とを互いに連結するものであればよい。

１ 油圧シリンダ
２ シリンダチューブ
３ ピストン
３２ ピストンロッド
４１ ヘッドカバー（エンドカバー）
４２ ロッドカバー（エンドカバー）
４１２ 第１給排口
４１４ 切り欠き（凹部、オリフィス、絞り流路）
４１５ 凹部
４１６ 凹部
４２２ 第２給排口
４２４ 切り欠き（凹部、オリフィス、絞り流路）
５１ 第１弁体
５２ 第２弁体
６１ 第１連結部
６２ 第２連結部
７１、７２ スナビング機構

Claims (4)

1. 航空機の降着装置用油圧シリンダであって、
   シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブ内に油室を区画するよう構成されたピストンと、
   前記ピストンと連結して構成されたピストンロッドと、
   前記シリンダチューブの端部に設けられかつ、前記ピストンのストロークの終端を規定するよう構成された一対のエンドカバーと、
   前記ピストンがストロークの終端に近づいたとき以降に、前記ピストンの移動速度を低減させるよう構成されたスナビング機構と、を備え、
   前記スナビング機構は、
   前記ピストンのストローク方向を向いて前記油室内に開口するよう前記エンドカバーに設けられると共に、作動油を給俳するよう構成された給排口と、
   前記油室内において、前記給排口を開閉するよう構成された弁体と、
   前記弁体と前記ピストンとを互いに相対移動可能に連結するよう構成された連結部と、
   前記給排口の縁部から凹陥すると共に、前記弁体が前記給排口を閉じたときに、前記弁体によって区画されることで、前記給排口よりも小断面積でかつ、前記油室につながる絞り流路を形成するよう構成された凹部と、を有し、
   前記スナビング機構は、前記ピストンがストロークの終端に近づいたときに、前記ピストンと共に移動をした前記弁体が、開いていた前記給排口を閉じて前記絞り流路が形成されると共に、前記ピストンがストロークの終端に近づく方向にさらに移動をしたときに、前記油室内の前記作動油が前記絞り流路を通じて排出されることで、前記ピストンの移動速度が低下するよう構成されている航空機の降着装置用油圧シリンダ。
2. 請求項１に記載の航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて、
   前記弁体の先端は、前記給排口に挿入可能なテーパ面を有する先細に形成されており、
   前記凹部は、前記給排口の縁部に設けられると共に、前記弁体が前記給排口を閉じたときに、前記弁体の前記テーパ面によって区画されることで、前記油室につながるオリフィスを形成するよう構成された切り欠きである航空機の降着装置用油圧シリンダ。
3. 請求項１又は２に記載の航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて、
   前記凹部は、前記エンドカバーに、２以上設けられている航空機の降着装置用油圧シリンダ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の航空機の降着装置用油圧シリンダにおいて
   前記連結部は、前記弁体を前記ピストンから離れる方向に付勢すると共に、前記弁体が前記ピストンに近づく方向に相対移動をすることを許容する付勢部材によって構成されており、
   前記連結部の付勢力は、前記作動油が前記給排口を通じて前記油室内に流入することで前記ピストンが前記エンドカバーから離れる方向に移動をするときに、前記作動油の圧力によって、前記給排口を閉じていた前記弁体が前記給排口から離れるような付勢力に設定されている航空機の降着装置用油圧シリンダ。

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