JPH04215595A - 複数系統切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１
７、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３
４には電磁弁３６が接続される。そして、前記電磁弁３
５、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４
５、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、４
９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４
８、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６
０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、８
１が形成されている。この結果、前記スプール７０、７
１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、６
３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５
７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、７
１との間のスプール室５７には、前記制御通路３７、３
８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７
０、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、７
１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、９
５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７
１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、３
６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１
７、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、９
１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７０、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７
４、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７
０、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、７
１…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)

【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。