JP2942636B2 - 複数系統切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数系統の流体回路
のそれぞれを３位置において切換えることができる切換
弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、航空機にあっては信頼性を向上
させるため、流体回路を多重化、例えば１個のラダー等
の舵を駆動するために２系統の流体回路を設置、するこ
とが行われている。そして、このように多重化した流体
回路においては、いずれか一方の系統が故障した場合、
正常な系統のアクチュエータの作動を阻害しないよう、
故障した系統のアクチュエータの一方の室と他方の室と
を直接連通（バイパス）させ、また、両方の系統が故障
した場合、ラダー等が外力を受けて勝手にばたつく（フ
ラッタを生じる）事態を防止するため、両方のアクチュ
エータの一方の室と他方の室とを絞りを介して連通させ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、このような作動
を行わせるため、各系統の流体回路に複数個の切換弁を
介装し、これら切換弁の切換え、即ち正常作動のときは
両系統の切換弁を共にノーマルモード位置に切換え、両
方の系統が故障したときには両系統の切換弁を共にダン
ピングモード位置に切換え、いずれか一方の系統が故障
したときは該故障した系統の切換弁のみをバイパスモー
ド位置に切換えることにより前述のような動作を行って
いたが、このような従来の切換弁は、いずれも構造が複
雑であり、高価であるという問題点があった。

【０００４】この発明は、構造が簡単でかつ安価であり
ながら複数系統の流体回路のそれぞれを３位置において
切換えることができる複数系統切換弁を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、スプ
ール室を内部に有するケーシングと、スプール室の軸方
向両側部にそれぞれ収納され外側ストロークエンドの第
１位置と内側ストロークエンドの第２位置との間を軸方
向に移動可能な一対のスプールと、これらスプールを軸
方向内側に向かってそれぞれ付勢するスプリングと、こ
れらスプール間のスプール室内に軸方向に移動可能に収
納された中間プランジャと、中間プランジャと一対のス
プールとの間のスプール室に高圧または低圧の流体圧を
導き、該流体圧が高圧のとき、各スプールをスプリング
に対抗して第１位置まで移動させる一方、該流体圧が低
圧のとき、スプリングの付勢力により各スプールが第２
位置まで移動することを許容する一対のコントロール通
路と、ケーシングに形成され、一方のコントロール通路
が低圧、他方のコントロール通路が高圧となって中間プ
ランジャが一方のスプールを第１位置と第２位置との間
の第３位置まで押圧移動させたとき、該中間プランジャ
の移動を停止させる一方側ストッパーと、ケーシングに
形成され、一方のコントロール通路が高圧、他方のコン
トロール通路が低圧となって中間プランジャが他方のス
プールを第１位置と第２位置との間の第３位置まで押圧
移動させたとき、該中間プランジャの移動を停止させる
他方側ストッパーと、を備えることにより達成すること
ができる。

【０００６】

【作用】コントロール通路から中間プランジャとスプー
ルとの間のスプール室に高圧の流体圧がそれぞれ導かれ
ている場合には、両スプールはこの流体圧を受けてスプ
リングに対抗して共に軸方向外側に移動し、外側ストロ
ークエンドの第１位置に位置している。この状態は、本
発明の切換弁を航空機の２系統の流体回路に適用してい
る場合には、両系統が共に正常状態のときであり、例え
ば本発明の切換弁を通じて流体源からアクチュエータに
流体が給排されているときである。

【０００７】次に、以上のような状態から、各コントロ
ール通路の流体圧力が低圧になると、スプールに対する
スプリングの付勢力が流体力に打ち勝つため、両スプー
ルは共に軸方向内側に移動し、内側ストロークエンドの
第２位置に切換わる。この状態は、前記航空機の両系統
が共に故障したときで、本発明の切換弁を通じて両方の
アクチュエータの一方の室と他方の室とを共に絞りを介
して連通させ、アクチュエータの自由な動きを抑制して
いるときである。

【０００８】次に、各コントロール通路の流体圧力が高
圧の状態から、一方のコントロール通路のみの流体圧力
が低圧になると、中間プランジャは他方のコントロール
通路の高圧の流体圧を受けて軸方向一方に移動する。そ
して、この移動は該中間プランジャが一方のストッパー
に当接したとき停止する。このとき、一方のスプールは
スプリングにより第２位置に向かって移動しようとする
が、前記中間プランジャの移動によりその移動が途中で
阻止され、第１位置と第２位置との間の第３位置に切換
わる。このとき、他方のスプールは他方のコントロール
通路の高圧の流体圧により第１位置に切換わっている。
この状態は、前記航空機の一方の系統が故障したとき
で、該故障した一方の系統のアクチュエータの一方の室
と他方の室とを直接連通（バイパス）させ、正常な他方
の系統のアクチュエータの作動を阻害しないようにする
ときである。逆に、一方のコントロール通路が高圧、他
方のコントロール通路が低圧となったときには、中間プ
ランジャが他方側ストッパーまで移動することで、他方
のスプールを第１位置と第２位置との間の第３位置まで
押圧移動させる。この状態は、前記航空機の他方の系統
が故障したときで、該故障した他方の系統のアクチュエ
ータの一方の室と他方の室とを直接連通（バイパス）さ
せ、正常な一方の系統のアクチュエータの作動を阻害し
ないようにするときである。このように一対のスプール
間に中間プランジャを設け、この中間プランジャの移動
限を規定するストッパーを設けるという簡単、安価な構
造でありながら、複数系統の流体回路のそれぞれを３位
置において切換えることができるのである。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１において、11は航空機のラダー等の舵を
駆動制御する制御装置であり、この制御装置11は２系統
の流体回路12、13から構成されている。また、前記制御
装置11は制御機構14を有し、この制御機構14のハウジン
グ15内には制御弁16（タンデム型サーボ弁）が内蔵され
ている。このハウジング15内には高圧の流体が供給され
る２つの供給通路17、18と、低圧の流体をタンクに排出
する排出通路19、20とが形成されるとともに、２対の給
排通路21、22、23、24が形成されている。なお、前記供
給通路17、排出通路19、給排通路21、22は一方の流体回
路12の一部を構成し、供給通路18、排出通路20、給排通
路23、24は他方の流体回路13の一部を構成している。そ
して、これらの給排通路21、22と供給通路17、排出通路
19とは前記制御弁16により接続状態が切換えられ、ま
た、給排通路23、24と供給通路18、排出通路20とは前記
制御弁16により接続状態が切換えられる。27は前記制御
弁16のスプールを移動させて前述のような切換えを行う
フォースモータ、28は制御弁16のスプールの位置を検出
しその検出信号を指令信号側にフィードバックする位置
検出器である。31、32は供給通路17、18にそれぞれ接続
された高圧通路、33、34は排出通路19、20に接続された
低圧通路であり、前記高圧通路31および低圧通路33には
電磁弁35が、また、高圧通路32および低圧通路34には電
磁弁36が接続される。そして、前記電磁弁35、36は電源
が入っているときには、高圧通路31、32内の高圧流体を
制御通路37、38に流出させるが、電源が切れると、低圧
通路33、34と制御通路37、38とを接続する。

【００１０】41はタンデムアクチュエータとしてのシリ
ンダであり、このシリンダ41は内部に２つのシリンダ室
42、43が形成されたシリンダケース44を有する。45、46
はシリンダ室42、43にそれぞれ移動可能に収納されたピ
ストンであり、これらのピストン45、46は１本のピスト
ンロッド47に軸方向に離れて設けられている。そして、
このシリンダ41のヘッド側は航空機の機体に連結され、
また、ピストンロッド47の先端は前記ラダー等の舵に連
結されている。48、49は前記シリンダ室42に、50、51は
前記シリンダ室43に接続された流体通路であり、これら
流体通路48、49は前記一方の流体回路12の一部を、ま
た、流体通路50、51は他方の流体通路13の一部を構成す
る。なお、52は前記ピストンロッド47の位置を検出する
位置検出器であり、この位置検出器52の出力信号（フィ
ードバック信号）と指令信号との偏差信号を前記フォー
スモータ27への入力信号とすることによりシリンダ41が
サーボ制御される。

【００１１】56は前記制御機構14とシリンダ41との間に
設置された２系統切換弁であり、この切換弁56は内部に
スプール室57が形成されたケース58を有し、このスプー
ル室57内には円筒状のスリーブ59が収納固定されてい
る。前記ケース58およびスリーブ59は全体としてケーシ
ング60を構成する。61、62は前記ケーシング60に形成さ
れ給排通路21、22にそれぞれ接続されている通路であ
り、63、64もケーシング60に形成され前記給排通路23、
24にそれぞれ接続されている通路である。また、65、66
は前記ケーシング60に形成され流体通路48、49にそれぞ
れ接続されている通路であり、67、68もケーシング60に
形成され前記流体通路50、51にそれぞれ接続されている
通路である。

【００１２】70、71は前記スプール室57の軸方向両側部
にそれぞれ収納されたスプールであり、これらのスプー
ル70、71には軸方向外側に向かって第１ランド72、73、
第２ランド74、75、第３ランド76、77、第４ランド78、
79がそれぞれ形成されている。また、各スプール70、71
の軸方向外端部にはスリーブ59の軸方向外端に当接可能
なフランジ80、81が形成されている。この結果、前記ス
プール70、71はスプール室57内を、該スプール70、71の
軸方向外端がスプール室57の軸方向外端に当接した外側
ストロークエンドの第１位置（ノーマルモード位置）
と、フランジ80、81がスリーブ59の軸方向外端に当接し
た内側ストロークエンドの第２位置（ダンピングモード
位置）との間を、軸方向に移動することができる。そし
て、前記スプール70、71が図１に示すように、共に第１
位置に位置しているときには、通路61と65が、62と66
が、63と67が、64と68が互いに連通する。また、スプー
ル70、71が図２に示すように、共に第２位置に位置して
いるときには、通路61、63と通路65、67とは第２ランド
74、75により遮断され、また、通路62、64と通路66、68
とは第４ランド78、79によって遮断されるが、通路65と
通路66とはスプール70とスリーブ59との間に設けられた
狭い絞り82（オリフィス）を通じて連通するとともに、
通路67と通路68とはスプール71とスリーブ59との間に設
けられた狭い絞り83（オリフィス）を通じて連通する。
前記フランジ80、81とスプール室57の軸方向外端との間
にはスプリング86、87が介装され、これらのスプリング
86、87はそれぞれスプール70、71を軸方向内側、即ち第
２位置向かって付勢する。

【００１３】前記スプール70、71間のスプール室57内に
は軸方向に移動可能な中間プランジャ89が収納され、こ
の中間プランジャ89と前記スプール70、71との間のスプ
ール室57には、前記制御通路37、38に接続された一対の
コントロール通路90、91を通じて高圧または低圧（タン
ク圧であって、ほぼ大気圧）の流体が導かれる。そし
て、前記中間プランジャ89と前記スプール70、71との間
の双方のスプール室57に導かれた流体圧が高圧のときに
は、これらスプール70、71に作用する流体力がスプリン
グ86、87の付勢力を上回るため、両スプール70、71はス
プリング86、87に対抗して第１位置まで移動している
が、そのような状態から、各コントロール通路90、91が
低圧となることにより前記双方のスプール室57に導かれ
た流体圧が低圧となると、前記スプリング86、87の付勢
力が流体力を上回るため、これらスプール70、71はスプ
リング86、87の付勢力によって第２位置まで移動する。
前記スリーブ59の中央部内面には軸方向中央から共に所
定距離だけ離れた一対のリング状ストッパー94、95が形
成されている。そして、一方のコントロール通路90が低
圧となり他方のコントロール通路91が高圧となって中間
プランジャ89が一方側（図中左方向）に向かうよう移動
したとき、該中間プランジャ89が一方側のストッパー94
に当接してその移動が制限される。このとき、スプリン
グ86により図中右方向に押圧されるスプール70はこの中
間プランジャ89に当接して右方向への移動が制限されて
第１位置と第２位置との間の第３位置（ダンピングモー
ド位置）に位置する。ここで、スプール70が第３位置に
位置していると、通路61と通路65とは第２ランド74によ
り遮断され、また、通路62と通路66とは第４ランド78に
よって遮断されるが、通路65と通路66とは第２ランド74
と第３ランド76との間の環状溝を通じて連通し、流体が
ヘッド側のシリンダ室42とロッド側のシリンダ室42との
間を自由に流れる。また、一方のコントロール通路90が
高圧となり他方のコントロール通路91が低圧となって中
間プランジャ89が他方側（図中右方向）に向かうよう移
動したとき、該中間プランジャ89が他方側のストッパー
95に当接してその移動が制限される。このとき、スプリ
ング87により左方向に押圧されるスプール71はこの中間
プランジャ89に当接して左方向への移動が制限されて第
１位置と第２位置との間の第３位置に位置する。ここ
で、スプール71が第３位置に位置していると、通路63と
通路67とは第２ランド75により遮断され、また、通路64
と通路68とは第４ランド79によって遮断されるが、通路
67と通路68とは第２ランド75と第３ランド77との間の環
状溝を通じて連通し、流体がヘッド側のシリンダ室43と
ロッド側のシリンダ室43との間を自由に流れる。

【００１４】次に、この発明の一実施例の作用について
説明する。いま、両系統の流体回路12、13が正常に作動
し、また、電磁弁35、36には電源が入っているとする。
このときには、供給通路17、18から電磁弁35、36および
コントロール通路90、91を介して中間プランジャ89と両
スプール70、71との間のスプール室57に高圧の流体圧が
それぞれ導かれるため、両スプール70、71は図１に示す
ように、この流体圧を受けてスプリング86、87に対抗し
て共に軸方向外側のストロークエンドである第１位置に
切換わっている。この結果、通路61と65が、62と66が、
63と67が、64と68が互いに連通し、供給通路17、18の高
圧流体は制御弁16を介してシリンダ室42、43の各ヘッド
側あるいは各ロッド側のいずれか一方の側の各室に流入
し、残り他方側の各室内の流体は制御弁16を介して排出
通路19に排出される。

【００１５】次に、以上のような正常状態から前記両系
統の流体回路12、13が共に故障、例えば供給通路17、18
に流体圧が供給されなくなったり、あるいは両方の電磁
弁35、36への電源が切れた場合には、電磁弁35、36が共
に切換わりコントロール通路90、91が排出通路19、20に
接続される。この結果、中間プランジャ89とスプール7
0、71との間の双方のスプール室57は低圧（タンク圧）
となる。このため、両スプール70、71は図２に示すよう
に、共にフランジ80、81がスリーブ59の半径方向外端に
当接するまでスプリング86、87により軸方向内側に移動
させられ、第２位置に切換わる。この結果、通路61、63
と通路65、67とはスプール70、71の第２ランド74、75に
より遮断され、また、通路62、64と通路66、68とはスプ
ール70、71の第４ランド78、79によって遮断されるが、
通路65と通路66とは絞り82を通じて連通するとともに、
通路67と通路68とは絞り83を通じて連通する。これによ
り、ラダー等からピストンロッド47に外力が作用して
も、該ピストンロッド47の移動速度は制限され、自由な
移動が抑制される。なお、このときも中間プランジャ89
の軸方向両端には前記低圧の流体圧が共に作用し、しか
も、スプール70、71により両側から挟持されているた
め、該中間プランジャ89はいずれの方向にも移動でき
ず、初期の位置で停止している。

【００１６】次に、前述の正常状態から２系統の流体回
路12、13のうちいずれか一方が故障した場合、例えば供
給通路18には高圧の流体が供給されているが、供給通路
17に流体が供給されなくなった場合には、電磁弁35が切
換わってコントロール通路90は低圧となる。このとき、
スプール70と中間プランジャ89との間のスプール室57は
低圧となり、スプール71と中間プランジャ89との間のス
プール室57は高圧のままであるため、中間プランジャ89
は左方向に移動する。そして、この移動は該中間プラン
ジャ89が一方のストッパー94に当接したとき停止する。
このとき、一方のスプール70はスプリング86に付勢され
第２位置に向かって、即ち軸方向内側に向かって移動す
るが、その途中で前記中間プランジャ89に当接して停止
する。即ち、スプール70は第１位置と第２位置との間の
第３位置に切換わる。この結果、通路61と通路65とは第
２ランド74により遮断され、また、通路62と通路66とは
第４ランド78によって遮断されるが、通路65と通路66と
は第２ランド74と第３ランド76との間の環状溝を通じて
連通され、流体がシリンダ室42の両作動室間を自由に流
れることができるようになり、ピストン46の作動を阻害
することがなくなる。このとき、他方のスプール71は前
記高圧の流体圧により第１位置に位置しているため、他
方の流体回路13のみが作動してシリンダ41が制御され
る。

【００１７】逆に、供給通路17には高圧の流体が供給さ
れているが、供給通路18に流体が供給されなくなった場
合には、一方のコントロール通路90は高圧のままで、他
方のコントロール通路91が低圧となるため、中間プラン
ジャ89が図３に示すように他方側ストッパー95に当接す
るまで移動し、他方のスプール71を第１位置と第２位置
との間の第３位置まで押圧移動させる。これにより、通
路67と通路68とが連通され、流体がシリンダ室43の両作
動室間を自由に流れることができるようになり、ピスト
ン45の作動を阻害することがなくなる。このようにこの
実施例では、一対のスプール70、71間に中間プランジャ
89を設け、この中間プランジャ89の移動限を規定するス
トッパー94、95を設けるという簡単、安価な構造であり
ながら、２系統の流体回路12、13のそれぞれを３位置に
おいて切換えることができるのである。

【００１８】なお、前述の実施例においては、この発明
の２系統切換弁を航空機の流体回路に適用したが、他の
装置の流体回路に適用するようにしてもよい。この場
合、３位置の各位値の機能は適用する流体回路に合った
ものとなる。また、この発明においては、１個のスプー
ルによって２系統以上の流体回路を切換えるようにして
もよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、構造が簡単でかつ安価でありながら複数系統の流体
回路のそれぞれを３位置において切換えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す、両スプールが第１
位置に位置しているときの概略断面図である。

【図２】両スプールが第２位置に位置しているときの概
略断面図である。

【図３】一方のスプールが第１位置、他方のスプールが
第３位置に位置しているときの概略断面図である。

【符号の説明】

56…複数系統切換弁 57…スプール室 60…ケーシング 70、71…スプール 86、87…スプリング 89…中間プランジャ 90、91…コントロール通路 94…一方側ストッパー 95…他方側ストッパー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スプール室を内部に有するケーシングと、
   スプール室の軸方向両側部にそれぞれ収納され外側スト
   ロークエンドの第１位置と内側ストロークエンドの第２
   位置との間を軸方向に移動可能な一対のスプールと、こ
   れらスプールを軸方向内側に向かってそれぞれ付勢する
   スプリングと、これらスプール間のスプール室内に軸方
   向に移動可能に収納された中間プランジャと、中間プラ
   ンジャと一対のスプールとの間のスプール室に高圧また
   は低圧の流体圧を導き、該流体圧が高圧のとき、各スプ
   ールをスプリングに対抗して第１位置まで移動させる一
   方、該流体圧が低圧のとき、スプリングの付勢力により
   各スプールが第２位置まで移動することを許容する一対
   のコントロール通路と、ケーシングに形成され、一方の
   コントロール通路が低圧、他方のコントロール通路が高
   圧となって中間プランジャが一方のスプールを第１位置
   と第２位置との間の第３位置まで押圧移動させたとき、
   該中間プランジャの移動を停止させる一方側ストッパー
   と、ケーシングに形成され、一方のコントロール通路が
   高圧、他方のコントロール通路が低圧となって中間プラ
   ンジャが他方のスプールを第１位置と第２位置との間の
   第３位置まで押圧移動させたとき、該中間プランジャの
   移動を停止させる他方側ストッパーと、を備えたことを
   特徴とする複数系統切換弁。