JP3759732B2 - 操舵制御のための油圧システム装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧操舵制御システム装置に関するものであって、特に航空機への適用が意図されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機は、通常一つ以上の車輪を有する前輪着陸装置を含んでおり、前記車輪は、航空機が地上走行することが可能となるように操舵可能である。大型の航空機に関しては、前輪着陸装置用操舵装置に加えて一つ以上の操舵可能なボギーが時々、主着陸装置に備えられている。
【０００３】
着陸装置の操舵可能部分は、通常一つ以上のアクチュエータによって駆動され、前記アクチュエータは、航空機の圧力発生装置によってアクチュエータに近接して設置された（通例は着陸装置に直接的に設置された）油圧操舵ブロックを介して油圧供給される。従来の方法では、油圧操舵ブロックは、通常は比例型の方向制御弁を具備していて、パイロットからの指令に応じて着陸装置の操舵可能部分の操舵を制御するために、流体をアクチュエータに供給する。
【０００４】
操舵は一般的に、航空機の安全性の観点から重要な機能であるとは考えられていない。操舵不能が大惨事をもたらすことはなく、そして操舵機能は、エンジンからの差動スラストと随意的に結びついた差動制動によって補償されうるものである。必要な場合には、航空機は牽引されることが可能である。
【０００５】
それゆえ、油圧操舵ブロックが航空機の主油圧回路だけで油圧供給されることが一般的な方法であり、油圧ブロックは、航空機が静止しているとき若しくは圧力発生装置が作動していない場合、着陸装置の操舵可能部分が自由に向きを変えることができるように準備されている。
【０００６】
それでもなお、操舵機能の喪失が航空機の運転を激しく妨げることがある。地上走行している航空機を差動制動により制御することは、航空機を急旋回させることを不可能にし、そしてそのことは、大型航空機については、誘導路上の利用可能な幅と必ずしも両立できるわけではない。更に、航空機の一方の側の着陸装置車輪の進行を止めることによって急旋回させることは、前記着陸装置に、その寿命を短縮させる強いねじりストレスを加える。さらに、航空機を牽引するための牽引車使用の必要性が、多大な時間を浪費させることがあり、そしてそのことは、飛行場の運営を受け入れ難い方法で乱すことがありうる。
【０００７】
従来技術では、操舵機能の信頼性は、主供給回路を非常用供給回路によって二重化することにより高められている。
【０００８】
しかしながら、その解決法は、現在の状況に適用されるとき多くの欠点を示す。大型旅客機では、前輪着陸装置の油圧操舵ブロックは、航空機の圧力発生装置から数十メートルの距離離れていて、配管を二重化することが有害な追加的重量のもとになる。更に、分離要件が、主回路及び非常用回路が航空機の別の経路をとおることを必須にし、そのことによって航空機の構造を複雑にする。
【０００９】
最新技術が特許文献１，２，３及び４に示めされていて、それらの教示に関してのコメントは次のとうりである。
【００１０】
特許文献１は、比例型方向制御弁へ接続している操舵制御アクチュエータを備えている操舵システム装置を開示している。通常運転モードにおいて、総合切換弁が、方向制御弁の供給ポートを圧力発生装置へ接続しかつもどりポートを供給装置（通常モードにおいて充填されていない）へ接続していて、一方事故運転モードにおいて、前記方向制御弁の供給ポートは圧力発生装置とアキュムレータとの両方とに連通している。本当の切替運転モードは利用できない。
【００１１】
特許文献２は他の装置を開示していて、アキュムレータが補助ポンプにより通常運転モードにおける圧力に維持されている。事故運転モードにおいて、弁がアキュムレータを主要な方向制御弁に連通しており、前記アキュムレータはもはや補助ポンプへ接続されていない。
【００１２】
特許文献３は、補助ポンプとアキュムレータとを有している装置を開示していて、補助ポンプが必要な流体を主供給装置から引き出している。
【００１３】
特許文献４は、操舵システム装置を開示していて、緊急システムが自身の比例型方向制御弁を有しており、主回路の弁は事故運転モード時に切換られている。
【００１４】
【特許文献１】
米国特許第４４２２９２０号特許明細書
【特許文献２】
米国特許第４５７４９０４号特許明細書
【特許文献３】
米国特許第４１９０１３０号特許明細書
【特許文献４】
特開昭５９−１０９４９５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、航空機の操舵機能についての良好な信頼性を上述の解決法の欠点若しくは制限を容認することなしに提供することを意図している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
少なくとも一つの操舵制御アクチュエータを具備している油圧操舵システム装置であって、
操舵制御アクチュエータが、供給ポートともどりポートとを提供している方向制御弁の出口へ接続されたチャンバを有している油圧操舵システム装置において：
該油圧操舵システム装置が、アキュムレータと、アキュムレータにおける所定の圧力レベルを維持するために配列された、緊急供給装置へ接続している電気駆動式ポンプユニットとを備えていることと；
該油圧操舵システム装置が総合切換弁を備えていて、総合切換弁は、通常運転モードにおいて、方向制御弁の供給ポートを圧力発生装置へ接続するために、かつ方向切換弁のもどりポートを圧力発生装置と関連している主供給装置へ接続するために、同時に緊急供給装置が充填されることを保証するために組込まれ、さらに切替運転モードにおいて、方向制御弁の供給ポートをアキュムレータへ接続するために配列されていることと；
を特徴とする。
【００１７】
従って機体の圧力発生装置が正常に作動している場合、油圧操舵ブロックは、機体の圧力発生装置により従来技術と同様に油圧供給されている。
【００１８】
圧力発生装置が損傷した場合、それは切替運転モードに対応するものであって、総合切換弁は方向制御弁への供給をアキュムレータから供給されるように切換えて、流体が油圧操舵ブロックにより使用された場合電気駆動式ポンプユニットがアキュムレータを再加圧するようになっている。
【００１９】
従って、圧力発生装置が損傷した場合でも、操舵機能は続行されていて、もはや重量のある高価な緊急供給回路を備える必要はない。
【００２０】
特別な実施例において、該総合切換弁が、シャトル弁の二つの入口へ接続する、通常モード弁と切替モード弁とを備えていて、該シャトル弁は方向制御弁の該供給ポートへ接続する出口を有しており、通常運転モードにおいて、通常モード弁がシャトル弁の対応する入口を圧力発生装置へ接続し、一方切替モード弁はシャトル弁の他の入口を主供給装置へ接続しており、切替運転モードにおいて、通常モード弁がシャトル弁の対応する該入口を主供給装置へ接続し、一方切替モード弁はシャトル弁の該他の入口をアキュムレータへ接続している。
【００２１】
利点のあることに、総合切換弁が、通常運転モードにおいて、方向制御弁の該もどりポートを、関連するセンサからの情報の函数として主供給装置又は緊急供給装置へ接続するために配列され、さらに切替運転モードにおいて、方向制御弁の該もどりポートを緊急供給装置へ接続するために、同時に主供給装置への接続を閉止するために配列されている。
【００２２】
その場合以下のことは好適なことであって、方向制御弁の該もどりポートが、主供給装置と緊急供給装置との両方に接続されていて、もどり弁を含んでいる該総合切換弁は、通常運転モードにおいて、方向制御弁の該もどりポートを主供給装置か又は緊急供給装置かへ接続状態にしておき、切替運転モードにおいて、主供給装置への接続を閉止する。
【００２３】
利点のあることに、アキュムレータが前記アキュムレータの加圧状態に関する情報を提供するための圧力センサを取りつけていて、前記情報は切替運転モードにおいてアキュムレータを再加圧するべく電気駆動式ポンプユニットを制御するために使用される。
【００２４】
利点のあることに、アキュムレータが、逆止め弁を介して圧力発生装置へ接続されていて、充填及び予圧できるようになっている。アキュムレータが、主供給装置へ接続されている圧力逃し弁により超過圧から保護されていて、圧力逃し弁は、油圧操舵システム装置のメインテナンス目的のためにアキュムレータを空にすることを可能にすべく、手動操作できるようになっている。
【００２５】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の詳細で限定されない実施例の以下に続く説明を踏まえてよりはっきりと明らかになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図において、在来の方法で、着陸装置の操舵可能部分（図示されない）がプッシュプル構成で配設されている二つのアクチュエータ１によって駆動される。この構成では、各々のアクチュエータの部分の一方（この場合はそのシリンダ）が、着陸装置の操舵可能部分の操舵軸に平行な軸の周りで着陸装置に対して回動するように取り付けられており、そして各々のアクチュエータのもう一方の部分（そのロッド）が、上述の二本の軸に平行な軸の周りで回動するように着陸装置の操舵可能部分に取り付けられている。
【００２７】
二つのアクチュエータ１は、点線の長方形で示めす油式操舵ブロック２により、回転方向制御弁３を介して油圧供給され、前記回転方向制御弁３は、関係するアクチュエータ１のチャンバへの油圧の供給と戻りとを、そこで一致する三本の軸全てが同一面に含まれるところの位置をアクチュエータが通り過ぎるときはいつでも、適切に切り替えることに役立っている。
【００２８】
二つのアクチュエータ１は、着陸装置の操舵可能部分の角度位置によっては、共に押すか、又は共に引くか、又は差動方式若しくは“プッシュプル”方式で作動することがある。一方のアクチュエータのチャンバ各々は、その角度位置に関係なく、他のアクチュエータのチャンバの一方に接続されており、その結果アクチュエータ１は、油圧の観点から単一の複動式アクチュエータとしてふるまうようにみなすことが可能である。
【００２９】
従来の方法において、油圧操舵ブロック２は比例型制御弁４（又はサーボ弁）をさらに備えていて、着陸装置の操舵可能部分をパイロットが所望する方向へ転回するために、油圧流体を二本の分配配管５を介してアクチュエータ１の適切なチャンバへ供給するようになっている。従来の方法において、一つ以上のセンサ（図示されていない）が、着陸装置の操舵可能部分角度位置を表示する信号を送っていて、その信号は比例型方向制御弁４の位置を制御しているフィードバックループに統合されている。
【００３０】
油圧操舵ブロック２は、機械的に制御された隔離弁６を介して外部油圧回路（後述する）へ接続されていて、隔離弁６は、通常着陸装置と機体との間のヒンジ近くに取りつけられ、かつ着陸装置が機体のベイに引き込まれる際の着陸装置の操舵可能部分における不時のいずれの運動をも防止するように、着陸装置を上昇する場合油圧式操舵ブロック２を隔離するようになっている。隔離弁６は、サーボ弁４の供給ポートを供給配管７へ、かつサーボ弁４のもどりポートをもどり配管８へ接続している。
【００３１】
この場合、油圧ブロック２がアキュムレータ９を含んでいて、そのアキュムレータ９は、供給配管７の分岐配管１０により充填され、かつもどり配管８におけるレイティング弁１１により定格圧力に保たれている。情報によれば、この定格圧力は一般的に低圧であって、例えば約１５bar のオーダである。
【００３２】
アキュムレータ９が逆止め弁１２を介して分配配管５各々へ接続されていて、その逆止め弁１２は、前記チャンバの圧力がアキュムレータ９の定格圧力より低下した場合、一定量の流体をアキュムレータ９から対応しているアクチュエータ１のチャンバへ移送している。この配列がアクチュエータ１のチャンバにおけるキャビテーションを防止している。
【００３３】
さらに、アキュムレータ９が圧力逃し弁１３を介して分配配管５各々へ接続されていて、その圧力逃し弁１３は、対応しているアクチュエータ１のチャンバにおける圧力が圧力逃し弁１３の定格圧力を超過した場合、一定量の流体をアキュムレータへ吐出することを可能にしている。従ってこの配列がアクチュエータを超過圧力から保護するようになっている。
【００３４】
アキュムレータ９は弁１４を介して分配配管５へ接続されていて、その弁１４は供給配管７からの分岐配管１５により制御されており、油圧操舵ブロック２が油圧供給されている場合、弁１４は閉止されかつ分配配管５はお互いに隔離されているけれど、油圧操舵ブロック２が油圧供給されていない場合、弁は開となり、アクチュエータのチャンバはお互いに連通しかつアキュムレータ９へ連通するようになっている。
【００３５】
結果的に、機体が牽引される場合、着陸装置の操舵可能部分は自由に転回可能であり、アクチュエータ１のチャンバ各々に入っている流体は、他のチャンバへあるいは必要に応じてアキュムレータ９へ移送されていて、着陸装置の操舵可能部分の転回を妨げるいずれの抵抗もない。
【００３６】
油圧操舵ブロック２が各々の供給配管５における減衰弁１６（“アンチ−シミー（anti-shimmy ）”弁としても公知である）を含んでいて、本減衰弁１６は着陸装置の操舵可能部分に発生するかも知れないいずれの角度的振動を減衰するためのものであり、前記振動と着陸装置の振動との間の、いずれの共振モードにおけるどのような組合わせをも回避するようになっている。
【００３７】
本発明における形態において、緊急手段が備えられていて、機体の圧力発生装置５０が喪失した場合に油圧式操舵ブロック２への油圧供給が可能となっている。
【００３８】
これらの手段は、この場合定容量シリンダのポンプ２２を駆動する可変速度式電動モータ２１を具備している電気駆動式ポンプユニット２０を備えている。ポンプユニット２０は、レーティングバルブ２４により圧力を維持されている緊急供給源２３へ、入口ポートを介して接続されている。ポンプ２２からのリークは緊急供給源２３へ導入されている。
【００３９】
ポンプユニット２０からの出口ポートは、逆止め弁２６を介してアキュムレータ２５へ接続されている。アキュムレータ２５は、逆止め弁２８により通常回路の圧力に予圧され、かつ圧力逃し弁２７により超過圧から保護されている。アキュムレータ２５は、逆止め弁２８を介して機体の圧力発生装置５０へも接続されていて、従って、アキュムレータが作動されている場合機体の圧力発生装置５０により加圧されている。
【００４０】
利点のあることに、レーティング弁２７は手動で操作可能であって、メンテナンス時にアキュムレータ２５を空にすることが可能である。
【００４１】
さらに緊急手段は、この場合通常モード弁２９と切替モード弁３０で構成される総合切換弁を備えていて、それらのモード弁の出口はシャトル弁３１の入口へ接続されており、シャトル弁３１からの出口が油圧操舵ブロック２への供給配管７を形成している。さらに総合切換弁は、油圧操舵ブロック２のもどり配管８に取りつけられたもどり弁３２も備えている。この弁３２は配管８からのもどり流れを充填するべく、通常モードにおいて供給装置５１へ、又は通常モードにおいて緊急供給装置２３へ直接的に導入していて、又は緊急モードにおいて回路を閉としている。
【００４２】
緊急手段は以下のように運転する。
通常運転モードにおいて、図示するように、通常モード弁２９が機体の圧力発生装置５０をシャトル弁３１の対応する入口と連通させ、これに対し切替モード弁３０はシャトル弁３１のもう一方の入口を機体の主供給装置５１と連通させる。
【００４３】
油圧操舵ブロック２の供給配管７は、従って機体の圧力発生装置５０へ接続されている。
【００４４】
油圧操舵ブロック２のもどり配管８は、続いて逆止め弁３２を介して機体の主供給装置５１と連通する。
【００４５】
もどり配管８を逆止め弁３４を介して緊急供給装置２３へ連通させる配管３３があって、その配管３３は緊急供給装置２３の圧力が、機体の主供給装置５１へつながるもどり回路における圧力より低下するごとに、緊急供給装置２３を充填することを可能にしている。圧力センサ３５は、緊急供給装置２３が正しく充填されたかどうか検証するようになっている。
【００４６】
さらに、アキュムレータ２５は機体の圧力発生装置５０により加圧保持されている。
【００４７】
通常運転モードにおいて配管３３は、弁２２を閉とすることにより緊急供給装置２３を充填することが可能であって、さらに流体は前記供給装置２３を通って流れ、圧力逃し弁２４は、タンクが加圧され充填されることを保証している。
【００４８】
所定レベルに達した場合、弁３２は開となり直接的に主供給装置５１へ流れるもどり流れが可能となり、従って連続流れによるフィルタ３９の汚染を回避している。油の保有容積は、逆止め弁３４及び圧力逃し弁２４により緊急供給装置２３に保持されている。
【００４９】
レベルセンサ（図示されていない）が緊急供給装置２３に取りつけられていて、圧力センサ３５は緊急供給装置への充填サイクルを制御するようになっている。
【００５０】
さらに圧力センサ５２は、緊急供給装置２３における圧力が非常に高くなった場合、弁３２を開とすることが可能である。
【００５１】
切替運転モードにおいて、（図示されていないが位置決めするべく）弁２９，３０及び３２が操作され、通常モード弁２９に接続しているシャトル弁３１の入口は機体の主供給装置５１へ導入するもどり配管へ接続されるようになっており、一方切替モード弁３０に接続しているシャトル弁３１の入口はアキュムレータ２５と連通するようになっている。
【００５２】
従って供給配管７はアキュムレータ２５と連通し油圧操舵ブロック２はアキュムレータにより供給される。
【００５３】
もどり弁３２も閉となり、油圧操舵ブロック２は単独で緊急供給装置２３へ接続される。
【００５４】
従って閉回路が形成され、閉回路において流体は、アキュムレータ２５を加圧するために緊急供給装置２３を続いて電気駆動式ポンプユニット２０を介して連続的に流れる。
【００５５】
続いてアキュムレータ２５が、必要に応じて切替モード弁３０とシャトル弁３１とを介して油圧操舵ブロック２へ吐出する。結局流体は、油圧操舵ブロック２から緊急装置２３へもどり、従って閉回路を循環している。
【００５６】
圧力逃し弁２４が、緊急供給装置２３を温度上昇による超過圧力あるいはアクチュエータにより排除された容積の差異による超過圧力から保護している。
【００５７】
従って緊急手段は、いずれの補助的な油圧供給なしに自己充足的に作動する。緊急手段は可能な限り着陸装置へ近接して、例えば着陸装置のベイにあるいは直接的に着陸装置に設置されるべきである。
【００５８】
圧力センサ３６は、常時、アキュムレータ２５における圧力を測定し、従って必要に応じてアキュムレータ２５を再加圧するためにポンプユニット２０を作動するようになっている。
【００５９】
電気駆動式ポンプユニット２０の作動を監視するために、圧力センサ３７がポンプ２２の出口に取りつけられている。
【００６０】
さらに、油圧コンポネント保護しかつ油圧流体を清浄にするために、フィルタ３８がポンプユニット２０出口に配設され、かつバイパス４０を伴なったフィルタ３９が緊急供給装置２３充填用の配管３３に配設されている。
【００６１】
本発明は、上述の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内におけるいずれの変更をも保護するものである。
【００６２】
とくに緊急手段は、油圧操舵ブロックから独立しているように説明されているが、一体であってもよい。
【００６３】
総合切換弁は、通常モード弁、切替モード弁、逆止め弁及びもどり弁を備えているように図示されているが、油圧操舵ブロックへの油圧供給を、機体の主圧力発生装置５０からアキュムレータ２５へ切換可能な、いずれの他の油圧コンポネントあるいは油圧コンポネントの群をも、本発明の範囲に含むものである。
【００６４】
特に、方向制御弁は比例型（すなわちサーボ弁）であることが記載されているが、操舵アクチュエータのチャンバの中への流体の流れを制御することを可能にするいかなるタイプの方向制御弁も想定することが同様に可能であり、そして特に“バングバング（bang-bang ）”タイプ若しくは同等のタイプの方向制御装置を使うことが可能である。
【００６５】
本発明の油圧操舵システムの装置は、装置がプッシュプル構成で装着された操舵アクチュエータを具備しているところの、着陸装置の操舵部分を作動させるための装置に適用されるように示されているが、本発明は、チャンバの中で各々が滑動する二つのターミナルピストンによって作動されるラックを具備するタイプのアクチュエータ装置、又は単一アクチュエータをもつタイプのアクチュエータ装置、又は更に回転式油圧モーターもしくは同等の作動のタイプをもつタイプのアクチュエータ装置にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、着陸装置に関係した油圧操舵システムのための本発明の装置の回路図であり、装置は、その通常運転モードに該当する状態で示されている。
【符号の説明】
１…操舵制御アクチュエータ
４…方向制御弁
２０…電気駆動式ポンプユニット
２３…緊急供給装置
２５…アキュムレータ
２９，３０，３１，３２…総合切換弁
５０…圧力発生装置
５１…主供給装置

Claims (8)

1. 少なくとも一つの操舵制御アクチュエータ（１）を具備している油圧操舵システム装置であって、
   操舵制御アクチュエータ（１）が、供給ポートともどりポートとを提供している方向制御弁（４）の出口へ接続されたチャンバを有している油圧操舵システム装置において：
   該油圧操舵システム装置が、アキュムレータ（２５）と、アキュムレータ（２５）における所定の圧力レベルを維持するために配列された、緊急供給装置（２３）へ接続している電気駆動式ポンプユニット（２０）とを備えていることと；該油圧操舵システム装置が総合切換弁（２９，３０，３１，３２）を備えていて、総合切換弁（２９，３０，３１，３２）は、通常運転モードにおいて、方向制御弁（４）の供給ポートを圧力発生装置（５０）へ接続するために、かつ方向切換弁（４）のもどりポートを圧力発生装置（５０）と関連している主供給装置（５１）へ接続するために、同時に緊急供給装置（２３）が充填されることを保証するために組込まれ、さらに切替運転モードにおいて、方向制御弁（４）の供給ポートをアキュムレータ（２５）へ接続するために配列されていることと；
   を特徴とする油圧操舵システム装置。
2. 該総合切換弁が、シャトル弁（３１）の二つの入口へ接続する、通常モード弁（２９）と切替モード弁（３０）とを備えていて、該シャトル弁（３１）は方向制御弁（４）の該供給ポートへ接続する出口を有しており、通常運転モードにおいて、通常モード弁（２９）がシャトル弁（３１）の対応する入口を圧力発生装置（５０）へ接続し、一方切替モード弁（３０）はシャトル弁（３１）の他の入口を主供給装置（５１）へ接続しており、切替運転モードにおいて、通常モード弁（２９）がシャトル弁（３１）の対応する該入口を主供給装置（５１）へ接続し、一方切替モード弁（３０）はシャトル弁（３１）の該他の入口をアキュムレータ（２５）へ接続していることを特徴とする、請求項１に記載の油圧操舵システム装置。
3. 総合切換弁（２９，３０，３１，３２）が、通常運転モードにおいて、方向制御弁（４）の該もどりポートを、関連するセンサからの情報の函数として主供給装置（５１）又は緊急供給装置（２３）へ接続するために配列され、さらに切替運転モードにおいて、方向制御弁（４）の該もどりポートを緊急供給装置（２３）へ接続するために、同時に主供給装置（５）への接続を閉止するために配列されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧操舵システム装置。
4. 方向制御弁（４）の該もどりポートが、主供給装置（５１）と緊急供給装置（２３）との両方に接続されていて、もどり弁（３２）を含んでいる該総合切換弁は、通常運転モードにおいて、方向制御弁（４）の該もどりポートを主供給装置（５１）か又は緊急供給装置（２３）かへ接続状態にしておき、切替運転モードにおいて、主供給装置（５１）への接続を閉止することを特徴とする、請求項３に記載の油圧操舵システム装置。
5. アキュムレータ（２５）が前記アキュムレータの加圧状態に関する情報を提供するための圧力センサ（３６）を取りつけていて、前記情報は切替運転モードにおいてアキュムレータ（２５）を再加圧するべく電気駆動式ポンプユニット（２０）を制御するために使用されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧操舵システム装置。
6. アキュムレータ（２５）が、逆止め弁（２８）を介して圧力発生装置（５０）へ接続されていて、充填及び予圧できるようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧操舵システム装置。
7. アキュムレータ（２５）が、主供給装置（５１）へ接続されている圧力逃し弁（２７）により超過圧から保護されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の油圧操舵システム装置。
8. 圧力逃し弁（２７）は、油圧操舵システム装置のメインテナンス目的のためにアキュムレータ（２５）を空にすることを可能にすべく、手動操作できるようになっていることを特徴とする、請求項７に記載の油圧操舵システム装置。

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