JP5330193B2

JP5330193B2 - 背圧加圧弁

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Publication number: JP5330193B2
Application number: JP2009248141A
Authority: JP
Inventors: 浩二伊藤
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: JP2011094681A

Description

本発明は、航空機の油圧回路に用いられる背圧加圧弁に関する。

従来、航空機の油圧回路においては、可動部を可動させるアクチュエータからの排出油を加圧しながら蓄圧する背圧加圧弁が設けられている。背圧加圧弁は、シリンダと、シリンダ内を摺動するピストンとを有している。

背圧加圧弁においては、シリンダ内を摺動するピストンが焼き付き、ピストンがシリンダに固着するという問題がある。そこで、特許文献１には、ピストンの固着時に異常を表示する表示機構を有する蓄圧装置が開示されている。

また、作業者が操作するチェッキングデバイスを設けて、ピストンを強制的に脈動させることにより、ピストンが焼き付いていないかチェックすることが行われている。

特開平２−２５３００１号公報

しかしながら、特許文献１のように表示機構を設けたり、チェッキングデバイスを設けたりすると、背圧加圧弁の構造が複雑になり、コスト高である。また、ピストンの焼き付きチェックは、アクチュエータを実機に搭載した状態で行う必要があり、煩雑である。

そこで、背圧加圧弁において、同径のピストンを複数並列させて、一のピストンが焼き付いても他のピストンで作動を継続させることが考えられる。しかし、各ピストンの作動条件が同じであれば、複数のピストンが同時に焼き付く可能性がある。

本発明の目的は、構造を複雑にすることなくピストンの焼き付きに対する安全性を向上させることが可能な背圧加圧弁を提供することである。

本発明の背圧加圧弁は、第１流体室、第２流体室、及び、第３流体室が内部に形成されたケースと、前記ケース内に摺動可能に収納されて、前記第１流体室と前記第２流体室とを仕切る第１のピストンと、前記ケース内に摺動可能に収納されて、前記第１のピストンとは同軸且つ異径に形成され、前記第２流体室と前記第３流体室とを仕切る第２のピストンと、前記第１流体室及び前記第３流体室に流体を供給する供給路と、前記第１のピストンと前記第２のピストンとを離隔させるように、前記第１のピストン及び前記第２のピストンを付勢する付勢手段と、前記第３流体室内の前記流体の圧力が設定圧力になったときに前記第３流体室と前記第２流体室とを連通させる連通手段と、を有することを特徴とする。

上記の構成によれば、第１流体室と第２流体室とを仕切る第１のピストンと、第２流体室と第３流体室とを仕切る第２のピストンとによって、ピストンが二重化されている。そして、第１のピストンと第２のピストンとは異径であるので、両者の作動条件は異なっている。これにより、ピストンの一方が焼き付いたとしても、他方は焼き付くことなく作動するので、構造を複雑にすることなくピストンの焼き付きに対する安全性を向上させることができる。

また、本発明の背圧加圧弁において、前記ケースは、前記第１のピストン及び前記第２のピストンの摺動方向に直交する方向において、前記第１のピストンと前記第２のピストンとの間に介在する中間壁を有しており、前記第１のピストン及び前記第２のピストンのうち、大径のピストンは前記ケースの内壁に沿って摺動し、小径のピストンは前記中間壁に沿って摺動してよい。上記の構成によれば、第１のピストンと第２のピストンとの間に中間壁を介在させて、大径のピストンをケースの内壁に沿って摺動させるとともに、小径のピストンを中間壁に沿って摺動させることで、異径の第１のピストンと第２のピストンとを好適に作動させることができる。

本発明の背圧加圧弁によると、ピストンの一方が焼き付いたとしても、他方は焼き付くことなく作動するので、構造を複雑にすることなくピストンの焼き付きに対する安全性を向上させることができる。

油圧回路を有する航空機の概略図である。本実施形態による背圧加圧弁を用いた油圧回路を示す概略図である。本実施形態による背圧加圧弁を示す概略断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（航空機の構成）
本実施形態の背圧加圧弁１は、航空機４１の翼の可動部に設けられたアクチュエータ２４を駆動するための油圧回路１０Ｌ，１０Ｒに設けられている。

図１に示すように、航空機４１には、その飛行姿勢や飛行方向を変化させたり、その受ける揚力を変化させたりするための複数の可動部が翼に設けられている。例えば、主翼４６には離着陸時に高揚力を発生させるためのフラップ４３や、機体のローリングのためのエルロン４２が設けられている。また、水平尾翼４７には、機首の上げ下げのためのエレベータ４４が設けられている。さらに、垂直尾翼４８には機体のヨーイングのためのラダー４５が設けられている。

これら複数の可動部には、複動式の油圧シリンダからなるアクチュエータ２４がそれぞれ連結されている。このアクチュエータ２４を駆動することによって、可動部は、翼への取り付け角度を変化させたり、翼に対して並進移動するようになっている。

航空機４１は、これら複数のアクチュエータ２４を駆動するために、２つの油圧回路１０Ｌ，１０Ｒを有している。複数のアクチュエータ２４は、２つの油圧回路１０Ｌ，１０Ｒの何れか一方に接続されている。

（油圧回路の構成）
図２に示すように、油圧回路１０（１０Ｌ，１０Ｒ）は、互いに連通した油圧ポンプ２６とタンク２７とからなる油圧システム２５と、複数のアクチュエータ２４をそれぞれ駆動するための複数の個別油圧回路２８とから構成されている。個別油圧回路２８は、アクチュエータ２４と、供給流路２０と、排出流路２１と、給排流路２２，２３と、フィルタ３０と、逆止弁３４と、給排制御弁３１と、モード切換弁３２と、電磁弁３３と、逆止弁３５，３６と、リリーフ弁３７と、背圧加圧弁１と、を有している。

供給流路２０は、油圧ポンプ２６に接続されており、アクチュエータ２４に供給される圧油（流体）が流れる。排出流路２１は、タンク２７に接続されており、アクチュエータ２４から排出された圧油が流れる。

アクチュエータ２４は、シリンダ５１と、このシリンダ５１内に摺動可能に配置されたピストン５２とを有している。ピストン５２の片面には、ロッド５３の一端が固定されている。このロッド５３の他端は、シリンダ５１から突出して、可動部に連結されている。また、シリンダ５１内は、ピストン５２によって２つのシリンダ室５１ａ，５１ｂに仕切られている。シリンダ室５１ａ，５１ｂに圧油が供給および排出されることによってピストン５２は駆動される。シリンダ室５１ａ，５１ｂには、給排流路２２，２３がそれぞれ接続されている。

給排制御弁３１は、供給流路２０および排出流路２１と、２つの給排流路２２，２３との間に接続されており、アクチュエータ２４に対する圧油の給排制御を行うためのものである。給排制御弁３１は、図示しない制御部から送信される信号に応じて、中立位置３１ｂと２つの連通位置３１ａ，３１ｃとに切り換え可能となっている。

給排制御弁３１が連通位置３１ａのときには、給排流路２２と供給流路２０とが連通し、給排流路２３と排出流路２１とが連通する。これにより、シリンダ室５１ａへの圧油の供給と、シリンダ室５１ｂからの圧油の排出が可能となる。連通位置３１ｃのときには、連通位置３１ａの場合とは逆に、給排流路２２と排出流路２１とが連通し、給排流路２３と供給流路２０とが連通する。これにより、シリンダ室５１ｂへの圧油の供給と、シリンダ室５１ａからの圧油の排出が可能となる。中立位置３１ｂのときには、アクチュエータ２４に対する圧油の給排が遮断される。なお、給排制御弁３１を連通位置３１ａから連通位置３１ｃに切り換える場合（またはその逆の場合）には、一旦中立位置３１ｂに切り換わるようになっている。

モード切換弁３２は、給排制御弁３１とアクチュエータ２４との間に設けられており、給排流路２２，２３を、給排モードと、ダンピングモードとに切り換えるためのものである。モード切換弁３２は、パイロット圧と付勢バネとによって、連通位置３２ａとダンピングモード位置３２ｂとに切り換え可能となっている。モード切換弁３２のパイロット圧は、後述する電磁弁３３を介して供給される圧油の油圧である。

モード切換弁３２は、パイロット圧が作用しているときには、連通位置３２ａとなり、給排流路２２，２３の連通が許容され、シリンダ５１と給排制御弁３１とが連通する（給排モード）。パイロット圧が作用していないときには、付勢バネの付勢力によって、ダンピングモード位置３２ｂとなる。ダンピングモード位置３２ｂのときには、シリンダ室５１ａ，５１ｂが連通するように、給排流路２２，２３同士が、圧油の流量を制限する絞りを介して連結される（ダンピングモード）。この絞りによって、ピストン５２の移動に抵抗を付与することができる（ダンピング効果）。

電磁弁３３は、供給流路２０および排出流路２１と、モード切換弁３２との間に接続されており、モード切換弁３２の動作を制御するためのものである。電磁弁３３は、図示しない制御部から送信される信号と付勢バネとによって、２つの切換位置３３ａ，３３ｂに切り換え可能となっている。

電磁弁３３は、励磁されたときには、切換位置３３ａとなり、供給流路２０とモード切換弁３２とが連通する。これにより、供給流路２０を流れる圧油が、電磁弁３３を介して、モード切換弁３２にパイロット油として供給される。電磁弁３３は、励磁されていないときには、付勢バネの付勢力によって、切換位置３３ｂとなり、排出流路２１とモード切換弁３２とが連通する。これにより、モード切換弁３２に供給されていた圧油（パイロット油）が、モード切換弁３２の付勢バネの付勢力によって、モード切換弁３２から排出されて、電磁弁３３を介して、排出流路２１に送られる。

背圧加圧弁１は、排出流路２１の途中部に設けられている。背圧加圧弁１は、アクチュエータ２４から送られる圧油を蓄圧して、排出流路２１内の圧油の油圧を適宜に保つものである。詳しくは後述する。

フィルタ３０は、供給流路２０の途中部に設けられており、油圧ポンプ２６からの圧油内に含まれる不純物を取り除くためのものである。

逆止弁３４は、フィルタ３０と給排制御弁３１との間に設けられており、油圧ポンプ２６の故障等により油圧ポンプ２６からの圧油の供給が停止したときに、供給側のシリンダ室５１ａから圧油が流出するのを防止する役割を有している。

２つの逆止弁３５，３６とリリーフ弁３７とは、給排流路２２，２３と背圧加圧弁１との間に設けられている。逆止弁３５，３６は、リリーフ弁３７側からアクチュエータ２４側への流れを阻止するものである。リリーフ弁３７は、給排流路２３側の圧油の油圧が所定のリリーフ圧以上のときに、給排流路２３から排出流路２１への流れを許容するものである。このリリーフ圧は、油圧ポンプ２６の正常作動時の圧油の油圧よりも大きい値に設定されており、油圧ポンプ２６の正常作動時には、リリーフ弁３７を圧油が通過しないようになっている。

（背圧加圧弁の構成）
背圧加圧弁１は、図３に示すように、ケース２と、ケース２内に摺動可能に収納された第１のピストン３及び第２のピストン４と、第１のピストン３及び第２のピストン４をそれぞれ付勢するスプリング（付勢手段）５と、を有している。第１のピストン３と第２のピストン４とは、同軸且つ異径である。

ケース２は、内部に第１のピストン３、第２のピストン４、及び、スプリング５を収納し、ピストン３，４の摺動方向の一端が開口されたシリンダ部８と、シリンダ部８の開口を閉塞し、円筒状の中間壁９ａを有する蓋部９とを有している。蓋部９の中間壁９ａは、第１のピストン３及び第２のピストン４の摺動方向に直交する方向において、第１のピストン３と第２のピストン４との間に介在している。

ケース２の内部には、第１のピストン３と第２のピストン４とによって、第１流体室７ａ、第２流体室７ｂ、及び、第３流体室７ｃが形成されている。第１流体室７ａと第２流体室７ｂとは、第１のピストン３により仕切られている。第２流体室７ｂと第３流体室７ｃとは、第２のピストン４により仕切られている。

シリンダ部８には、アクチュエータ２４から排出された圧油を第１流体室７ａ及び第３流体室７ｃにそれぞれ導く供給路８ａが形成されている。また、シリンダ部８には、リターンポート１２が接続されている。蓋部９の中間壁９ａには、リターンポート１２に通じる開口９ｂと、供給路８ａと第３流体室７ｃとを連通させる穴９ｃと、が設けられている。第２流体室７ｂ内の圧油は、開口９ｂを通ってリターンポート１２から図示しないタンク２７に排出される。

スプリング５は、第１のピストン３及び第２のピストン４の摺動方向に沿って、第１のピストン３と第２のピストン４との間に設けられており、第１のピストン３と第２のピストン４とを離隔させるように、第１のピストン３及び第２のピストン４をそれぞれ付勢している。

第１のピストン３は、蓋部９の中間壁９ａよりも径が大きく、シリンダ部８の内壁８ｂに沿って摺動する。第１のピストン３は、シリンダ部８の内壁８ｂと蓋部９の中間壁９ａとの間に位置する円筒部３ａを有している。この円筒部３ａは、シリンダ部８の内壁８ｂと蓋部９の中間壁９ａとの隙間を進退する。

第２のピストン４は、蓋部９の中間壁９ａよりも径が小さく、蓋部９の中間壁９ａに沿って摺動する。つまり、第２のピストン４は、第１のピストン３とは同軸であるが、第１のピストン３よりも径が小さい。第２のピストン４は、蓋部９の中間壁９ａに沿って進退する円筒部４ａを有している。

このように、第１のピストン３と第２のピストン４との間に中間壁９ａを介在させて、大径の第１のピストン３をケース２の内壁８ｂに沿って摺動させるとともに、小径の第２のピストン４を中間壁９ａに沿って摺動させることで、異径の第１のピストン３と第２のピストン４とを好適に作動させることができる。

第１のピストン３は、第１流体室７ａ内に圧油が供給されると、スプリング５の付勢力によって、第１流体室７ａ内の圧油、具体的には、アクチュエータ２４内から第１流体室７ａ内にわたる流路内の圧油を加圧すると同時に、スプリング５の付勢力に抗して、第１流体室７ａの容積を増大させる方向（上方向）に移動する。

第２のピストン４は、第３流体室７ｃ内に圧油が供給されると、スプリング５の付勢力によって、第３流体室７ｃ内の圧油、具体的には、アクチュエータ２４内から第３流体室７ｃ内にわたる流路内の圧油を加圧すると同時に、スプリング５の付勢力に抗して、第３流体室７ｃの容積を増大させる方向（下方向）に移動する。

第２のピストン４の中央には、低圧リリーフバルブ（連通手段）６が設けられている。低圧リリーフバルブ６は、スプリング６ｂの付勢力で弁体６ａを第３流体室７ｃ側に付勢している。低圧リリーフバルブ６は、第３流体室７ｃ内の圧油の油圧が設定圧力に達したときに、弁体６ａがスプリング６ｂの付勢力に打ち勝つことで、開弁する。これにより、第３流体室７ｃと第２流体室７ｂとが連通し、第３流体室７ｃ内の圧油が第２流体室７ｂ内に流入する。

このように、背圧加圧弁１は、アクチュエータ２４から排出された圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに導入し、第１のピストン３および第２のピストン４を摺動させながら、低圧リリーフバルブ６の設定圧力に対応する油圧の圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに蓄えて、蓄圧を行うようになっている。また、第１のピストン３と第２のピストン４とは異径であるので、両者の作動条件は異なっている。そのため、第１のピストン３と第２のピストン４とが同時に焼き付く可能性は、両者の作動条件が同じ場合に比べて低い。

ここで、２つのピストン３，４のうち、一方が焼き付いた場合を考える。例えば、第１のピストン３に焼き付きが生じた場合、第１のピストン３はシリンダ部８の内壁８ｂに固着する。しかし、第１のピストン３とは作動条件が異なる第２のピストン４は摺動可能であるので、背圧加圧弁１は、低圧リリーフバルブ６の設定圧力に対応する油圧の圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに蓄えて、蓄圧を継続することができる。また、第２のピストン４に焼き付きが生じた場合、第２のピストン４は蓋部９の中間壁９ａに固着する。しかし、第２のピストン４とは作動条件が異なる第１のピストン３は摺動可能であるので、背圧加圧弁１は、低圧リリーフバルブ６の設定圧力に対応する油圧の圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに蓄えて、蓄圧を継続することができる。

このように、第１流体室７ａと第２流体室７ｂとを仕切る第１のピストン３と、第２流体室７ｂと第３流体室７ｃとを仕切る第２のピストン４とによって、ピストンが二重化されている。そして、第１のピストン３と第２のピストン４とは異径であるので、両者の作動条件は異なっている。これにより、ピストンの一方が焼き付いたとしても、他方は焼き付くことなく作動するので、ピストンの焼き付き異常を表示する表示機構等で構造を複雑にすることなく、ピストンの焼き付きに対する安全性を向上させることができる。

（背圧加圧弁の動作）
上記の構成において、背圧加圧弁１の動作について、図３を用いて説明する。

アクチュエータ２４から排出された圧油がケース２の供給路８ａを通って第１流体室７ａ及び第３流体室７ｃにそれぞれ導入される。第１のピストン３は、スプリング５の付勢力に抗して、第１流体室７ａの容積を増加させるように上方に摺動する。また、第２のピストン４は、スプリング５の付勢力に抗して、第３流体室７ｃの容積を増加させるように下方に摺動する。第１のピストン３と第２のピストン４との間には、中間壁９ａが介在しており、大径の第１のピストン３はケース２の内壁８ｂに沿って摺動するとともに、小径の第２のピストン４は中間壁９ａに沿って摺動するので、異径の第１のピストン３と第２のピストン４とを好適に作動させることができる。

ここで、第１のピストン３に焼き付きが生じた場合、第１のピストン３はシリンダ部８の内壁８ｂに固着するが、第１のピストン３とは作動条件が異なる第２のピストン４は摺動可能であるので、背圧加圧弁１は、低圧リリーフバルブ６の設定圧力に対応する油圧の圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに蓄えて、蓄圧を継続する。また、第２のピストン４に焼き付きが生じた場合、第２のピストン４は蓋部９の中間壁９ａに固着するが、第２のピストン４とは作動条件が異なる第１のピストン３は摺動可能であるので、背圧加圧弁１は、低圧リリーフバルブ６の設定圧力に対応する油圧の圧油を第１流体室７ａおよび第３流体室７ｃに蓄えて、蓄圧を継続する。

第３流体室７ｃ内の油圧が設定圧力に達すると、低圧リリーフバルブ６が開弁し、第３流体室７ｃ内の圧油が第２流体室７ｂ内に流入する。第２流体室７ｂ内の圧油は、開口９ｂを通ってリターンポート１２から排出される。

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、低圧リリーフバルブ６が小径の第２のピストン４に設けられているが、大径の第１のピストン３に設けられていてもよい。

また、本実施形態では、第１のピストン３と第２のピストン４との間に介在する中間壁９ａを有しているが、中間壁９ａを有していなくてもよい。この場合、第２のピストン４の一部をシリンダ部８の内壁８ｂに摺接させるとともに、第１のピストン３の円筒部３ａの内周面に、第２のピストン４の円筒部４ａの外周面を摺接させる。この場合において、第２のピストン４が焼き付いた場合には、第２のピストン４は内壁８ｂに固着することになる。

１背圧加圧弁
２ケース
３第１のピストン
４第２のピストン
５スプリング（付勢手段）
６低圧リリーフバルブ（連通手段）
７ａ第１流体室
７ｂ第２流体室
７ｃ第３流体室
８シリンダ部
８ａ供給路
８ｂ内壁
９蓋部
９ａ中間壁
１０油圧回路
１２リターンポート
２４アクチュエータ

Claims

第１流体室、第２流体室、及び、第３流体室が内部に形成されたケースと、
前記ケース内に摺動可能に収納されて、前記第１流体室と前記第２流体室とを仕切る第１のピストンと、
前記ケース内に摺動可能に収納されて、前記第１のピストンとは同軸且つ異径に形成され、前記第２流体室と前記第３流体室とを仕切る第２のピストンと、
前記第１流体室及び前記第３流体室に流体を供給する供給路と、
前記第１のピストンと前記第２のピストンとを離隔させるように、前記第１のピストン及び前記第２のピストンを付勢する付勢手段と、
前記第３流体室内の前記流体の圧力が設定圧力になったときに前記第３流体室と前記第２流体室とを連通させる連通手段と、
を有することを特徴とする背圧加圧弁。
前記ケースは、前記第１のピストン及び前記第２のピストンの摺動方向に直交する方向において、前記第１のピストンと前記第２のピストンとの間に介在する中間壁を有しており、
前記第１のピストン及び前記第２のピストンのうち、大径のピストンは前記ケースの内壁に沿って摺動し、小径のピストンは前記中間壁に沿って摺動することを特徴とする請求項１に記載の背圧加圧弁。