JP4628359B2 - 可変容量形可逆油圧モータの調整圧力供給 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはサーボ機構およびその構成要素に、かつ、詳細には、可変容量形可逆油圧モータの改良された調整圧力供給に関する。

サーボ制御の可変容量形可逆油圧モータは、流体動力の効率性のせいで、翼前縁および後縁フラップ、前縁スラット、ドア・システムのような航空機の２次操縦面の作動に使用されることが多い。このようなモータは通常、航空機の圧力供給管路および戻り管路に接続される。このような配置構成では、モータ排出量のサーボ制御が、モータ出力トルクの大きさおよび方向を決定する。このようなモータは通常、一定の油圧供給圧力が供給され、モータ排出量を変更するために、傾斜可能な斜板の調節によって所望の出力トルクを生成するように制御される。可逆モータでは、斜板はプラスとマイナスの両方のトルクを生成するために、ゼロ変位を中心とした位置を通していずれかの方向に傾斜させることができる。この機能は往々にして「オーバセンタ」制御と呼ばれる。

典型的な用途では、被動操縦面は、空気流内へと外方向に偏向すると、ばね様の負荷を加える。概して、駆動トルクは、空気流への外向きの表面偏向とともに増加する。しかし、操縦面がこのような偏向位置から戻ると、空力ばね内のエネルギを油圧システム内に散逸させねばならない。現在知られているシステムでは、モータ圧力ポートからの流体は、圧力供給管路に戻され、モータ戻りポートが戻り管路から流体を引き出す。これらの状態は両方とも、圧力供給システム内に汚染物質が導入され、戻り管路に空洞が形成されることがあるので望ましくない。この状態で好ましい配置構成では、圧力ポートからの流体を、モータ戻りポートへと直接バイパスさせることができる。

本発明は、モータ供給管路に圧力調整弁を導入することにより、モータ圧力および戻りポートと選択的に連絡する。圧力調整弁は、出力圧力ポートと交互に接続する絞り可能な供給圧力ポートおよび戻りポートを有する三方スプール弁である。出力圧力が一方のスプール端室に送り戻され、基準圧力が他方のスプール端室に供給される。弁は、出力ポートを出入りする流れの大きさおよび方向に関係なく、出力圧力を基準圧力と等しくするように作用する。

本発明によれば、圧力調整弁の必要な高い流量を使用することを、三方電磁パイロット弁の出力ポートを接続し、圧力調整弁の基準圧力を供給することによって、非常に単純に実現する。基準圧力を帰路に切り換えると、圧力調整弁の出力も帰路に保持され、したがってモータの動作を遮断し、２つのモータ・ポート間にバイパス流を提供する。
開示された実施形態の対応する部品、一部または表面を、単に例示するために、制限的ではなく説明的に参照すると、本発明は広義に、改良された圧力制御装置（２０）を提供する。改良された装置は広義に、圧力ポート（２２）および戻りポート（２３）を有する制御可能な可変容量形可逆油圧モータ（２１）と、加圧流体源（Ｐ_s）と、流体帰路（Ｒ）と、源と戻りポートと圧力ポートの間に動作可能な状態で挿入された圧力調整弁（２４）とを含み、弁は、圧力ポートを通る流れの方向に関係なく、圧力ポートにて所定の圧力を維持するように動作可能な状態で配置構成される。これに関して、圧力調整弁から圧力ポートへの流れは、「対向」負荷を動作させるプラスのモータ排出量を表し、圧力ポートから圧力調整弁への流れは、「助成」負荷の状態を特徴付ける。

好ましい実施形態では、モータは、可変角度のサーボ制御式斜板を含んでよい。圧力調整弁は三方弁であることが好ましく、供給圧力または帰路をモータ圧力ポートに接続するように配置構成された弁スプールを有することが好ましい。この構成で、弁は、モータ圧力ポートと連絡する第１スプール端室（２８）を有し、第２スプール端室（２９）を有する。モータ圧力ポートにて圧力を増加させる方向に弁スプールを動作させるようにバイアスを加えるために、第２スプールおよび室に、またはそれに関連して手段を設ける。バイアス付与手段は、第２スプール端室内のばねを含むか、源から供給される基準流体圧力でよい。調整弁は本質的に、モータ圧力ポートを出入りする流れの方向に関係なく、モータ圧力がバイアス力と比例するか、基準圧力と等しくなるように作用する。

電磁式パイロット弁が、第２スプール端室への接続部に導入され、したがってモータが全圧で動作するか、あるいは戻り圧で遮断し、バイパスされるように、基準圧力を供給圧力または戻り圧力になるように選択することができる。

したがって、本発明の全体的目的は、可変容量形可逆油圧モータの改良型の調整圧力供給を提供することである。

別の目的は、別個の高流量遮断弁を追加せずに電磁式モータ遮断機能を提供することである。

以上およびその他の目的および利点は、以上および以下の明細書、図面および請求の範囲から明白になる。

図面は本明細書とともに読むように意図され（例えば網かけ、部品の配置構成、比率、度など）、本発明の説明書全体の一部と見なされる。以下の記述では、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」および「下」という用語、さらにその形容詞および副詞の派生語（例えば「水平に」、「右方向に」、「上方向に」など）は単に、特定の図が読み手に面した状態で、図示された構造の方向を指す。同様に、「内側に」および「外側に」という用語は通常、適宜、延長軸または回転軸に対する表面の方向を指す。

次に図１を参照すると、本発明は広義に、改良型圧力制御装置を提供し、その現在好ましい形態を全体として２０で示す。装置２０は広義に、圧力ポートおよび戻りポート２３を有する制御可能な可変容積形可逆油圧モータ２１、加圧流体源Ｐ_s、流体帰路Ｒ、および全体として２４で示す圧力調整弁を含むものとして図示されている。

油圧モータは、概略的に記号２７で示した斜板を有するタイプでよく、その角度は制御可能である。

圧力調整弁２４は、２ローブ弁スプール２６を有する三方弁として図示されている。弁は右スプール端室２８および左スプール端室２９を有する。源からの加圧流体が、管路３０を介して圧力調整弁のポートに提供され、それは通常、右スプール・ローブ２６Ｒによって覆われている。別の導管３１が、モータ戻りポート２３を流体帰路と連絡させる。枝導管３２は、左スプール・ローブ２６Ｌで通常は覆われるポートと連絡する。導管３３は、左右の弁スプール・ローブ間の空間をモータ圧力ポートと連絡する。枝導管３４は、スプール右端室２８を導管３３と連絡させる。したがって、右端室２８内の圧力は、ローブ２６Ｌ、２６Ｒ間の圧力と同じである。

スプール左端室２９は、導管３０および４２を介して供給圧力Ｐ_sと接続する。管路３３内の出力圧力が（モータへ入る流れのせいで）低下すると、端室２８、２９間の圧力差が、弁スプールを図示の位置から右側へと変位させる。この変位は、右スプール・ローブで覆われた状態で図示されているポートを開き、これによって流体が源から導管３０、３３を介してモータ圧力ポートへと流れることができる。モータ入口圧が供給圧力と等しくなるにつれ、スプール２６は左側へと変位し、したがって右スプール・ローブが、供給管路３０と接続するポートをちょうど閉じる。

適切な機構（図示せず）は、図１のθで概略的に図示された斜板の角度を制御するためにモータが付随している。空力負荷に抗して変位するように制御表面を変位させるモータトルクを生成するために斜板を変位させる場合は、モータの回転につれてモータ圧力ポートに流れが入る必要がある。この流れは、ポートが再び閉じる時点である空力負荷がモータトルクと等しくなるポイントへと表面が変位するまで、圧力管路３０に接続するポートのカバーを外すために圧力調整弁スプールが右側へと動作することによって提供される。

次に斜板が動作してモータ排出量を減少させ、外側に変位した操縦面が非変位位置へと戻れるようにすると、これで空力負荷は表面の運動を「助成」し、モータが流体を変位させて、圧力ポートから出し、管路３３内の圧力を供給圧力より高くする傾向がある。この増大した圧力が調整弁の右端に作用し、弁スプールを図示の位置から左側へと変位させ、導管３０、３３間の流れを遮断し、これによってモータ圧力ポート２２からモータ戻りポート２３への導管３３、３２および３１を介した制限された流体のバイパス流が可能になる。したがって、「助成」負荷の場合、バイパス流は流体源に戻らず、流体が帰路からシステムに引き込まれない。

本発明によれば、直前で述べたようなモータ制御システムを積極的に動作不能にするために、モータから圧力を除去し、モータの逆駆動を可能にする自由流バイパスを提供する２段階の電磁式高流量パイロット弁を使用する。図１で示すように、単純に電磁パイロット弁２５を配置し、圧力調整弁のスプール端室２９に加えられる基準圧力を選択的に制御することによって、圧力調整弁を使用する。

電磁式パイロット弁２５は、コイル３５、プランジャ３６、２つの座の間で動作するために室３９内で動作するように配置構成された玉３８、および導管４１、４２間の流れを防止するようにプランジャを下降させるばね４０を有するように図示されている。分岐導管４１は、導管３０を玉の下のポートと連絡させ、分岐導管４２は、玉室３９をスプール左端室２９と連絡させる。導管４３は、室３９を戻り導管３１と連絡させる。

装置が図１に示す状態（つまり電磁弁に通電していない）にあり、次に電流ｉ_solがパイロット弁に供給されると、プランジャ３６が上方向に引っ張られ、玉３８が玉室３９内の上座と密封状態で係合することができる。これは、導管４３からの流れを遮断し、スプール左端室２９に装填して、この時点で接続されている導管３９、４１および４２を介して圧力Ｐ_sを供給する。次に、圧力調整弁２４が機能し、モータ圧力ポート２２への圧力供給を制御する。

圧力調整弁２４は、補助ピストン５０が室２８に追加され、弁スプール２４の右端に加重するために室５１内で作用するＰ_sが加重される。弁のこのような変更の目的は、電磁弁が通電されず、端室２９が加圧されていない場合に、積極的な遮断およびバイパスを確実にすることである。管路３３内の調節圧力が戻るために低下しても、弁は恐らくそのゼロ位置付近が汚染により付着し、したがってモータの自由バイパスを防止する。室５１内にＰ_sが継続して存在すると、大きいプラスの力を提供し、弁スプールを確実に全開バイパス位置にする。

ピストン５０に弁２４の右端に対して、室２９の左端にも加えられている圧力Ｐ_sを加重すると、その効果はピストン５０の面積だけ、管路３３内の調整圧力が加えられる有効面積を減少させることである。これは、調整器のフィードバック利得の変化を表すが、所望に応じて弁スプール直径の全体的増加によって補償することができる。

本発明は、多くの変更および改造を実行できることを想定する。例えば、他のタイプの同等な弁およびモータで、所望に応じて置換するか、改造することができる。したがって、改良型圧力制御装置の現在好ましい形態が図示されて、説明され。その様々な変更および改造が検討されているが、請求の範囲で定義され、識別された本発明の精神から逸脱することなく、様々な追加的変更および改造を実行できることが、当業者には容易に理解される。

本発明による、改良型圧力制御装置に関連した電磁式のパイロット弁の概略図である。

Claims (9)

1. 圧力制御装置（２０）であって、
   圧力ポート（２２）および戻りポート（２３）を有する制御可能な可変排出量油圧モータ（２１）と、
   加圧流体（Ｐｓ）の源と、
   流体帰路（Ｒ）と、
   前記源と帰路と圧力ポートの間に動作自在に挿入された圧力調整弁（２４）であり、前記圧力調整弁は、前記圧力ポートを通る流れの方向に関係なく、前記圧力ポートにて所定の圧力を維持するように動作自在に配置構成されるものであり、前記圧力調整弁は、弁スプール（２６）と、圧力ポートに連通する第一スプール端室（２８）と、第二スプール端室（２９）とを有する、圧力調整弁と、
   前記加圧流体（Ｐｓ）の源と前記流体帰路（Ｒ）と前記第二スプール端室（２９）との間に動作自在に配置された電磁三方パイロット弁（２５）と、を有する前記圧力制御装置。
2. 前記モータが可変角度斜板を含む請求項１に記載の圧力制御装置。
3. 前記圧力調整弁が三方弁である請求項１に記載の圧力制御装置。
4. 圧力調整弁（２４）が、前記圧力ポートにおける圧力を増加させる方向に前記弁スプールを動作させるように付勢する前記第２スプール端室に関連するバイアス付与手段を有する請求項１に記載の圧力制御装置。
5. 前記バイアス付与手段が前記第２スプール端室内のばねを含む請求項４に記載の圧力制御装置。
6. 前記バイアス付与手段が前記第２スプール端室内の流体の圧力を含む請求項４に記載の圧力制御装置。
7. 前記第２スプール端室内での圧力が前記加圧流体（Ｐｓ）の源および前記流体帰路（Ｒ）の一方の圧力である請求項４に記載の圧力制御装置。
8. 前記圧力調整弁が、前記圧力ポートにおける圧力を減少させる方向に動作させるように前記弁スプールにバイアス付与する前記第一スプール端室に関連するピストン手段（５０）を有し、前記ピストン手段が前記加圧流体（Ｐｓ）の源の圧力で負荷される請求項４に記載の圧力制御装置。
9. 流体の流れが前記圧力ポートから出る時、対応する流れが前記モータ戻りポートへと向けられる請求項１に記載の圧力制御装置。

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