JP4734789B2 - サーボバルブのフィードバック部の洗浄機構 - Google Patents

サーボバルブのフィードバック部の洗浄機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、船舶、車両、一般産業機械等に用いられるサーボバルブに関し、特に、航空機用ジェットエンジンの燃料制御等に有効なサーボバルブのフィードバック部の洗浄機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
航空機用ジェットエンジンの燃料制御等に用いられるサーボバルブには種々のタイプのものがあり、例えば図2に示すようなノズルフラッパ方式のサーボバルブが一般に知られている。
【0003】
すなわち、このサーボバルブ31は、入力電流をアーマチュア34を介してフラッパ38の変位に変換するトルクモータ部32と、フラッパ38の変位を一対のノズル39、39を介して油圧の圧力差に変換する油圧増幅部36と、油圧増幅部36の圧力差をピストン45の変位に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部42と、ピストン45の変位をフラッパ38にフィードバックするフィードバック部52とを具えている。
【0004】
この場合、フィードバック部52は、一端部がフラッパ38側に一体に結合される弾性変形可能なフィードバックワイヤ53と、フィードバックワイヤ53の他端部に一体に設けられるとともに、ピストン45の外周面に設けられる凹部46に摺動自在に結合されるボール54とから構成されている。
【0005】
そして、上記のような構成のサーボバルブ31のトルクモータ部32に電流を入力すると、入力電流に応じたトルクがトルクモータ部32に発生してアーマチュア34が回転し、アーマチュア34の回転に追従してフラッパ38が揺動してノズル39の方向に変位し、フラッパ38の変位に応じて両ノズル39、39の背圧に差が生じる。ここで、両ノズル39、39の背圧は、バルブ部42のピストン45の両端面に作用する圧力であるから、両ノズル39、39の背圧の差に応じてピストン45が移動し、変位する。そして、ピストン45が変位すると、ピストン45の変位に追従してフィードバックワイヤ53が撓み、フィードバックワイヤ53が撓んだ状態から元の状態に復帰することによりフラッパ38が中央に押し戻され、両ノズル39、39の背圧の差が0となり、ピストン45がその位置に停止し、バルブ部42を介しての作動油の流量が決定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のサーボバルブ31にあっては、航空機用ジェットエンジン燃料等の燃料を作動油とした場合、作動油中に塵埃等のコンタミナントが多く含まれているため、この作動油がフィードバックワイヤ53のボール54とピストン45の凹部46との摺動部に作用した場合に、その部分に塵埃等のコンタミナントが溜まってしまい、両者の摺動部が摩耗してしまう。このため、ピストン45の変位をフラッパ38にフィードバックさせる場合の動作が不安定になり、作動油の流量を高精度で制御することができなくなる。
【0007】
本発明は、前記のような問題点を解決したものであって、フィードバック部とピストンとの摺動部を塵埃等のコンタミナントが含まれていない清浄な洗浄油で洗浄することにより、その部分から塵埃等のコンタミナントを完全に排除し、これにより両者の摺動部が摩耗するのを阻止し、ピストンの変位をフラッパ側に安定してフィードバックさせることができて、作動油の流量を高精度に制御できるサーボバルブのフィードバック部の洗浄機構を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、入力電流をフラッパの変位に変換するトルクモータ部と、前記フラッパの変位を油圧の圧力差に変換する油圧増幅部と、該油圧増幅部の圧力差をピストンの変位に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部と、一端部が前記フラッパ側に一体に結合されるとともに、他端部が前記ピストン側に摺動自在に結合され、前記ピストンの変位を前記フラッパにフィードバックするフィードバック部とを具えたサーボバルブの前記フィードバック部の洗浄機構であって、前記バルブ部に、前記フィードバック部と前記ピストンとの摺動部に洗浄油を導き、噴出させる洗浄回路を設けた手段を採用したものである。
この場合、前記洗浄回路は、前記ピストンの中心部を軸線方向に貫通する洗浄流路と、該洗浄流路に連通するとともに、前記フィードバック部と前記ピストンとの摺動部に開口する洗浄ノズルとからなるとよい。
さらに、前記洗浄流路の入口側にフィルタを設けるとよい。
また、前記フィードバック部は、一端部が前記フラッパに一体に結合される弾性変形可能なフィードバックワイヤと、該フィードバックワイヤの他端部に一体に設けられるとともに、前記ピストンの外周面に設けられる凹部に摺動自在に結合されるボールとからなってもよい。
【0009】
本発明は、前記のような手段を採用したことにより、バルブ部に設けた洗浄回路(洗浄流路及び洗浄ノズル)を介してフィードバック部とピストンとの摺動部(フィードバックワイヤのボールとピストンの凹部との摺動部)に洗浄油が導かれ、噴出され、その部分が洗浄されることになる。この場合、洗浄流路の入口側のフィルタにより洗浄油に含まれる塵埃等のコンタミントが捕捉されるので、塵埃等のコンタミナントが含まれていない清浄な洗浄油によってフィードバック部とピストンとの摺動部(フィードバックワイヤのボールとピストンの凹部との摺動部)が洗浄されることになる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図1には、本発明によるサーボバルブのフィードバック部の洗浄機構の一実施の形態が示されていて、このサーボバルブ1は、トルクモータ部2と油圧増幅部6とバルブ部12とフィードバック部22とを具えている。
【0011】
トルクモータ部2は、入力電流をフラッパ8の変位に変換するものであって、先端部に対向する磁極を有する永久磁石3と、永久磁石3の磁極間に回転自在に設けられるアーマチュア4と、アーマチュア4の周囲に巻回されるコイル5とから構成され、コイル5に電流を入力することによりトルクを発生させてアーマチュア4を回転させることができるものである。
【0012】
油圧増幅部6は、トルクモータ部2のアーマチュア4の変位をフラッパ8を介して油圧の圧力差に変換するものであって、トルクモータ部2のアーマチュア4に一体に連結されて、アーマチュア4の回転に追従して揺動するフラッパ8と、フラッパ8を挟んで対向して設けられる一対のノズル9、9とからなるノズルフラッパ機構7を具えている。
【0013】
各ノズル9にはメインフィルタ11及びオリフィス10を介して作動油が導かれるようになっている。各ノズル9は後述するバルブ部12のシリンダ室14の両端部に連通されるようになっている。したがって、各ノズル9に作用する背圧はシリンダ室14の両端部、すなわちピストン15の両端面に導かれるようになっている。
【0014】
そして、トルクモータ部2への入力電流が0の場合には、フラッパ8は両ノズル9、9から等距離に位置し、両ノズル9、9から同量・同圧の作動油が噴出し、両ノズル9、9の背圧はバランスがとられた状態となっている。一方、トルクモータ部2に電流が入力されてアーマチュア4が回転すると、アーマチュア4の回転に追従してフラッパ8が揺動してノズル9の方向に変位し、フラッパ8と両ノズル9、9との距離が変化し、両ノズル9、9の背圧のバランスが崩れ、両ノズル9、9の背圧が変化し、両ノズル9、9からピストン15の両端面に導かれる作動油の圧力に差が生じ、その圧力差によりピストン15が移動し、変位することになる。
【0015】
バルブ部12は、内部にシリンダ室14が設けられるとともに、シリンダ室14と連通する供給ポート(図示せず)、戻りポート(図示せず)及び制御ポート(図示せず)が設けられるボディ13と、ボディ13のシリンダ室14内に移動自在に設けられるピストン15から構成されている。シリンダ室14の両端部には両ノズル9、9の背圧が導かれ、両ノズル9、9の背圧の差に応じてシリンダ室14内をピストン15が移動し、変位する。そして、ピストン15の変位に応じて各ポートが開閉され又は各ポートの開閉度が調整され、各ポートを介しての作動油の流量が制御されるものである。なお、シリンダ室14の両端部に必要に応じてディスクフィルタ21、21を設けても良いものである。
【0016】
ピストン15の長手方向の中心部の外周面には所定の深さの凹部16が環状に設けられ、この凹部16内に後述するフィードバック部22のフィードバックワイヤ23のボール24が摺動自在に結合されるようになっている。
【0017】
ピストン15の中心部には軸線方向に貫通する洗浄流路18が設けられ、この洗浄流路18の入口側にはラストチャンスフィルタ20が装着されるようになっている。ピストン15の凹部16の底面側には洗浄流路18に連通する洗浄ノズル19が少なくとも1箇所に設けられるようになっている。そして、この洗浄流路18と洗浄ノズル19とによってフィードバックワイヤ23のボール24とピストン15の凹部16との摺動部に洗浄油を導き、噴出させる洗浄回路17が構成されるものである。
【0018】
フィードバック部22は、一端部がフラッパ8に一体に結合される弾性変形可能なフィードバックワイヤ23と、フィードバックワイヤ23の他端部に一体に設けられるボール24とからなるものであって、ボール24はピストン15の外周面の凹部16に摺動自在に結合されるようになっている。フィードバックワイヤ23は、ピストン15の変位に追従して撓み、撓んだ状態から元の状態に復帰することによりフラッパ8を中立位置に押し戻し、ピストン15をその位置に停止させ、ピストン15を介しての作動油の流量を決定する。すなわち、フィードバックワイヤ23は、ピストン15の変位をフラッパ8にフィードバックさせる機能を有するものである。
【0019】
そして、上記のように構成した本実施の形態によるサーボバルブ1のトルクモータ部2に電流を入力すると、その入力電流に比例したトルクがトルクモータ部2に発生し、そのトルクに応じてアーマチュア4が回転する。
【0020】
そして、アーマチュア4が回転すると、アーマチュア4の回転に追従して油圧増幅部6のフラッパ8が一体に揺動してノズル9、9の方向に変位し、両ノズル9、9から等距離に位置していたフラッパ8と両ノズル9、9との距離が変化し、バランスが保たれていた両ノズル9、9の背圧に差が生じる。このノズル9、9の背圧は、ピストン15の両端面に作用する圧力であるから、圧力の低い方にピストン15が移動し始める。
【0021】
そして、ピストン15が移動すると、ピストン15の移動に伴ってフィードバック部22のフィードバックワイヤ23が撓み、フィードバックワイヤ23が撓んだ状態から元の状態に復帰することによりフラッパ8が中央に押し戻され、両ノズル9、9の背圧の差が0となり、ピストン15がその位置に停止し、バルブ部12を介しての作動油の流量が決定される。
【0022】
この場合、ピストン15の両端面に作用する作動油の一部は、ピストン15の洗浄流路18内に流入し、洗浄流路18の入口部でラストチャンスフィルタ20によって塵埃等のコンタミナントが捕捉され、清浄な洗浄油となって洗浄流路18内を流れて洗浄ノズル19に導かれ、洗浄ノズル19から凹部16内に噴出して凹部16の底面を洗浄し、凹部16の底面側に滞留している塵埃等のコンタミナントを排除する。したがって、凹部16の底面を常に清浄な状態に保つことができるので、フィードバックワイヤ23のボール24と凹部16とが摺動しても、両者の摺動部が摩耗するようなことはなくなる。この結果、ピストン15の変位を安定してフラッパ8側にフィードバックさせることができることになるので、作動油の流量の制御を高精度で行うことができることになる。
【0023】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成して、バルブ部にフィードバック部とピストンとの摺動部(フィードバックワイヤのボールとピストンの凹部との摺動部)に洗浄油を導き、噴出させる洗浄回路(ピストンの洗浄流路及び洗浄ノズル)を設けたことにより、その摺動部を洗浄回路(ピストンの洗浄流路及び洗浄ノズル)を介した洗浄油により洗浄して、塵埃等のコンタミナントが滞留していない清浄な状態に保つことができる。したがって、両者の摺動部が塵埃等のコンタミナントによって擦られて摩耗するようなことがなくなるので、ピストンの変位を安定してフラッパ側にフィードバックさせることができ、作動油の流量を高精度に制御できる。
さらに、洗浄流路の入口側にフィルタを設けたことにより、塵埃等のコンタミナントが含まれていない清浄な洗浄油をフィードバック部とピストンとの摺動部(フィードバックワイヤのボールとピストンの凹部との摺動部)に導き、効果的に両者の摺動部が摩耗するのを防止できる。したがって、ピストンの変位を安定してフラッパ側にフィードバックさせ、作動油の流量を高精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるサーボバルブの一実施の形態を示した概略図である。
【図2】 従来のサーボバルブの一例を示した概略図である。
【符号の説明】
1、31…サーボバルブ
2、32…トルクモータ部
3…永久磁石
4、34…アーマチュア
5…コイル
6、36…油圧増幅部
7…ノズルフラッパ機構
8、38…フラッパ
9、39…ノズル
10…オリフィス
11…メインフィルタ
12、42…バルブ部
13…ボディ
14…シリンダ室
15、45…ピストン
16、46…凹部
17…洗浄回路
18…洗浄流路
19…洗浄ノズル
20…ラストチャンスフィルタ
21…ディスクフィルタ
22、52…フィードバック部
23、53…フィードバックワイヤ
24、54…ボール

Claims (3)

  1. 入力電流をフラッパの変位に変換するトルクモータ部と、前記フラッパの変位を油圧の圧力差に変換する油圧増幅部と、該油圧増幅部の圧力差をピストンの変位に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部と、一端部が前記フラッパ側に一体に結合されるとともに、他端部が前記ピストン側に摺動自在に結合され、前記ピストンの変位を前記フラッパにフィードバックするフィードバック部とを具えたサーボバルブの前記フィードバック部の洗浄機構であって、
    前記バルブ部に、前記フィードバック部と前記ピストンとの摺動部に洗浄油を導き、噴出させる洗浄回路を設け、該洗浄回路は、前記ピストンの中心部を軸線方向に貫通する洗浄流路と、該洗浄流路に連通するとともに、前記フィードバック部と前記ピストンとの摺動部に開口する洗浄ノズルとからなることを特徴とするサーボバルブのフィードバック部の洗浄機構。
  2. 前記洗浄流路の入口側にフィルタを設けたことを特徴とする請求項1に記載のサーボバルのフィードバック部の洗浄機構。
  3. 前記フィードバック部は、一端部が前記フラッパに一体に結合される弾性変形可能なフィードバックワイヤと、該フィードバックワイヤの他端部に一体に設けられるとともに、前記ピストンの外周面に設けられる凹部に摺動自在に結合されるボールとからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサーボバルブのフィードバック部の洗浄機構。
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