JPH063189B2 - 閉回路流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ポンプ、アクチュエータ、弁等を閉回路を
なすよう接続して構成した閉回路流体装置に関する。

従来の技術 例えば、航空機のスポイラは、該スポイラに連結された
アクチュエータと、該アクチュエータに流体を供給する
ポンプと、これらアクチュエータとポンプとを接続する
管路の途中に設けられた安全弁と、からなる閉回路流体
装置によって駆動され、前記ポンプは電動モータによっ
て駆動されるとともに、アクチュエータの移動はフィー
ドバック手段を介して電動モータに伝達されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このスポイラは航空機のフライト時に、
所定の静止位置に停止しておく必要があるが、この静止
位置においてはスポイラは空力的に不均衡（下面より上
面の圧力が低い）であるため、大きな負荷を発生する。
また、このとき、ポンプには僅かな漏れがある。このよ
うなことから、前記フィードバック手段は、前記流体漏
れの補償をするとともに空力的不均衡に相当する力をア
クチュエータに常に発生させておくために、電動モー
タ、ポンプを常時微速回転させ、高圧少量の圧油をアク
チュエータに供給していた。この結果、電動モータを長
時間連続運転させなければならず、発熱による故障が発
生して寿命が低下したり、大きなエネルギーロスが生じ
るという問題点があった。

問題点を解決するための手段 このような問題点は、アルシャルピストン型ポンプに設
けられた一方のキドニーポートを大、小弧状ポートに分
割し、かつ、これら大、小弧状ポートおよび他方のキド
ニーポートとアクチュエータとを接続する管路の途中
に、アクチュエータが高圧少量の流体を必要としている
とき、小弧状ポートから吐出された流体をアクチュエー
タに導くとともに、大弧状ポートから吐出された流体を
低圧側に導き、また、アクチュエータが低圧多量の流体
を必要としているとき、大、小弧状ポートから吐出され
た流体をアクチュエータに導く圧力感応弁を設けること
により解決することができる。

作用 今、アクチュエータによって例えば航空機のスポイラを
静止位置に停止させているとすると、ポンプの漏れの補
償および前記スポイラの負荷に相当する力をアクチュエ
ータに発生させるために、ポンプからアクチュエータに
高圧少量の流体を常時供給しなければならない。このと
き、ポンプの一方のキドニーポートを大、小弧状ポート
に分割するとともに、圧力感応弁によって大弧状ポート
から吐出された多量の流体を低圧側、例えば、他方のキ
ドニーポート、アキュムレータに導き、バイパスさせ
る。一方、小弧状ポートから吐出された少量の高圧流体
は圧力感応弁によってアクチュエータに導かれ、前記漏
れの補償および力を発生させる。このように、一方のキ
ドニーポートの内、高圧となっているのは小弧状ポート
だけであるため、ポンプの実質稼働部は、その小弧状ポ
ートに対応するピストン機構部のみとなるとともに、実
質的漏洩部もその小弧状ポートに対応する部分のみとな
る。この結果、ポンプの仕事量および漏洩損失が少なく
なって、該ポンプに与える駆動力、例えばポンプを電動
モータで回転させている場合には該電動モータに投入す
る電気エネルギー、を低減させることができる。次に、
アクチュエータを例えば引つ込める場合には、低圧多量
の流体が必要となるが、この場合には、圧力感応弁が切
り換わり、大、小両弧状ポートから吐出された流体がア
クチュエータに供給される。

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。

図面において、１はアキシャルピストン型ポンプ２のタ
イミングプレートであり、このタイミングプレート１の
中央面３の両側には半円弧状のキドニーポート４、５が
それぞれ形成され、これらキドニーポート４、５は前記
ポンプ２のシリンダバレルの回転方向が変化することに
より、吐出側、吸入側のいずれかとなる。現段階では、
一方のキドニーポート４（中央面３の右側のポート）が
吐出側と、他方のキドニーポート５（中央面３の左側の
ポート）が吸入側となっている。前記一方のキドニーポ
ート４は第１、第２大弧状ポート６、７の２個のポート
からなる大弧状ポート８と、大弧状ポート８よりかなり
小さく１〜２個のシリンダ室と連通する小弧状ポート９
と、に分割されている。２０は圧力感応弁であり、この
圧力感応弁２０のケース２１には第１、第２、第３、第
４ポート２２、２３、２４、２５を有するスプール室２
６が形成され、このスノプール室２６内には第１、第
２、第３ランド２７、２８、２９およびスプリング受け
３０を有するスプール３１が軸方向に移動可能に収納さ
れている。このスプール３１の一端面より一方側のスプ
ール室２６はパイロット室３６となり、また、ケース２
１の他方側にはスプール室２６に連通するスプリング室
３７が形成されている。このスプリング室３７内には段
差３８に当接する受け３９が収納されるとともに、この
受け３９とスプリング室３７の他端壁との間には第１ス
プリング４０が、また、前記スプリング受け３０と受け
３９との間には第２スプリング４１が介装されている。
４６はアクチュエータとしての片側ロッドシリンダであ
り、このシリンダ４６のシリンダ室４７はピストン４８
によりロッド側の第１室４９とヘッド側の第２室５０と
に分割されている。そして、前記ピストン４８のロッド
側受圧面積Arをヘッド側受圧面積Ahで除した値がＸであ
るとすると、前記第１大弧状ポート６の面積Bdと小弧状
ポート９の面積Bsとの合計面積Bcを他方のキドニーポー
ト５の面積Btで除した値が前記値Ｘと等しくなるよう、
前記第１大弧状ポート６、小弧状ポート９の大きさを決
定する。前記シリンダ46のピストンロッド51の先端に
は、例えば航空機のスポイラが連結されている。55は前
記大弧状ポート８、小弧状ポート９、キドニーポート５
およびシリンダ46を接続する管路であり、この管路55の
途中には前記圧力感応弁20が設けられている。57は管路
55の途中に介装された逆止弁であり、この逆止弁57はス
プリング室37内のパイロット圧によって開となり、スプ
ール31の切り換わり時における流体の流れを円滑にす
る。59は第２大弧状ポート７に接続されたアキュムレー
タであり、このアキュムレータ59と第１大弧状ポート６
との間の管路55には逆止弁60が、また、アキュムレータ
59とキドニーポート５との間の管路55には逆止弁61が介
装されている。前記ポンプ２には該ポンプ２を駆動する
電動モータ81が連結され、この電動モータ81と前記ピス
トンロッド51とはフィールドバック手段82を介して連結
されている。

次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

今、フライト中であるとすると、航空機のスポイラには
空力的不均衡が生じており、この結果、ピストンロッド
51は突出方向に大きな負荷によって引つ張られている。
しかしながら、このフライト中にあっては、スポイラは
所定の静止位置に停止していなければならないので、第
１室49内は前記負荷とバランスするだけの流体力を発生
させるべく高圧となっている。ここで、一般に、ポンプ
２には常時微量の流体漏れが生じているので、第１室49
内の流体量が時間の経過とともに減少し、このため、シ
リンダ46は常時高圧少量の流体を必要としている。この
ように第１室49内の流体量が減少すると、フィードバッ
ク手段82からの信号により電動モータ81が作動され、ポ
ンプ２が微速回転し高圧流体を吐出する。このとき、パ
イロツト室36は高圧となっているため、スプール３１は
第１スプリング４０に対抗して他端方向に移動し、第２
ポート23と第３ポート24とを連通し、第３ポート24と第
４ポート25との間を遮断する。このため、第１大弧状ポ
ート６から吐出された多量の流体は圧力感応弁20を通じ
て低圧側のキドニーポート５にバイパスして流入し、第
２大弧状ポート７から吐出された流体はキドニーポート
５と略同圧のアキュムレータ59に流入する。この結果、
第１、第２大弧状ポート６、７が共に低圧となる。一
方、小弧状ポート９から吐出された少量の高圧流体は圧
力感応弁20を通じて第１室49に流入し、前記漏れ分を補
償するとともに、スポイラが発生する負荷に対応する流
体力をシリンダ46に発生させる。このように、極めて僅
かな数のシリンダ室に連通している小弧状ポート９のみ
が高圧となっているので、ポンプの実質稼働部分は、そ
の僅かな数のシリンダ室内のピストン機構部となるとと
もに、ポンプ２の実質的漏洩部も小弧状ポート９に対応
する機構部のみとなる。この結果、単位時間当りにおけ
るポンプ２の仕事量および漏洩量が減少する。このた
め、電動モータ81に対する投入電気エネルギーは少なく
て済み、発熱を抑えることができるとともに、電動モー
タ81の寿命を延ばすことができ、さらに、エネルギーロ
スをも減少させることができる。

次に、このようなスポイラは着陸直前に主翼に対して直
立させるが、この場合には、電動モータ81、ポンプ２を
前述と逆方向に回転させ、キドニーポート５から流体を
吐出するとともに第１、第２大弧状ポート６、７、小弧
状ポート９から流体を吸入する。このとき、パイロット
室36は吸入側の小弧状ポート９と連通しているので、ス
プール31は第１スプリング40に押されて図面に示す位置
に復帰する。このため、キドニーポート５から吐出した
流体は第２室50に流入してピストンロッド51を突出させ
るとともに、第１室49から流出した流体は圧力感応弁20
を通じて第１大弧状ポート６および小弧状ポート９に吸
入される。ここで、前述のように、ピストン48のロッド
側受圧面積Arをヘッド側受圧面積Ahで除した値Ｘと、前
記第１大弧状ポート６の面積Bdと小弧状ポート９の面積
Bsとの合計面積Bcを他方のキドニーポート５の面積Btで
除した値と、が等しいので、流体の給排量に関しては過
不足はなく、この結果、小型軽量の片側ロッドシリンダ
の使用が可能となるとともに、ピストンロッド51の往復
両時における移動速度が一定となり航空機の安全操縦が
容易となる。また、吸入側の第２大弧状ポート７にはア
キュムレータ59から流体が補給される。この状態で、何
らかの理由によりピストンロッド５１に大きな負荷が作
用すると、キドニーポート５からの流体圧力が高くなる
が、このとき、スプリング室37内の圧力も高くなるの
で、スプール31が第２スプリング41に対抗して一端方向
に移動し、第１ポート22と第２ポート23とを連通する。
これにより、キドニーポート５がアキュムレータ59およ
び第１、第２大弧状ポート６、７、小弧状ポート９に連
通し、管路55内が異常高圧になるのを防止する。

次に、スポイラを静止位置に復帰させるには、低圧多量
の流体をシリンダ46の第１室49に供給し、ピストンロッ
ド51を引っ込める。この場合には、電動モータ81、ポン
プ２の回転方向は最初の状態と同一で、第１、第２大弧
状ポート６、７および小弧状ポート９が吐出側となる。
このとき、ポンプ２の吐出圧は低いのでスプール31は図
面に示す位置で停止しており、このため、第１大弧状ポ
ート６、小弧状ポート９から吐出した流体は第１室49に
流入し、また、第２室50から流出した流体はキドニーポ
ート５に吸入される。ここで、第２大弧状ポート７から
吐出された流体は余るが、この流体はアキュムレータ59
に流入して一時貯蔵される。

なお、前述の実施例においては、大弧状ポート８を第１
大弧状ポート６と第２大弧状ポート７とに分割するとと
もに、第２大弧状ポート７とアキュムレータ59とを接続
し、該アキュムレータ59を逆止弁60、61を介してキドニ
ーポート５、８に接続して片側ロッドシリンダ46の往復
移動速度を同一としたが、この発明においては、アクチ
ュエータが両側ロッドシリンダであるときには、大弧状
ポート８を２個のポートに分割する必要はない。またこ
の場合、前述の実施例のアキュムレータ59、逆止弁60、6
1、圧力感応弁20の第１ポート22およびこれらを接続す
る管路は必ずしも必要ではない。また、前述の実施例に
おいては、一方のキドニーポート４を大、小弧状ポート
に分割したが、この発明においては、他方のキドニーポ
ート５も同様に分割するようにしてもよい。さらに、前
述の実施例においては、この発明をスポイラの駆動装置
に適用したが、この発明を航空機の補助翼の駆動装置あ
るいはランディングギヤーアクチュエータに適用するよ
うにしてもよい。

発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、吐出すべき高
圧流体の量を減少させることができるので、例えばポン
プを駆動する電動モータの寿命を延ばすことができると
ともに、エネルギーの有効利用を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す一部が記号で表わされ
た概略全体断面図である。 ４、５…キドニーポート ８…大弧状ポート、９…小弧状ポート 20…圧力感応弁、46…アクチュエータ 55…管路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アキシャルピストン型ポンプ２に設けられ
   た一方のキドニーポート４を大、小弧状ポート８、９に
   分割し、かつ、これら大、小弧状ポート８、９および他
   方のキドニーポート５とアクチュエータ46とを接続する
   管路55の途中に、アクチュエータ46が高圧少量の流体を
   必要としているとき、小弧状ポート９から吐出された流
   体をアクチュエータ46に導くとともに、大弧状ポート８
   から吐出された流体を低圧側に導き、また、アクチュエ
   ータ46が低圧多量の流体を必要としているとき、大、小
   弧状ポート８、９から吐出された流体をアクチュエータ
   46に導く圧力感応弁20を設けたことを特徴とする閉回路
   流体装置。
2. 【請求項２】前記アクチュエータ46がロッド51側受圧面
   積Arをヘッド48側受圧面積Ahで除した値がＸである片側
   ロッドシリンダ46であるとき、前記大弧状ポート８をさ
   らに第１、第２大弧状ポート６、７に分割するととも
   に、第１大弧状ポート６と小弧状ポート９との合計面積
   Bcを他方のキドニーポート５の面積Btで除した値が前記
   Ｘと等しくなるようにし、かつ、前記第２大弧状ポート
   ７をアキュムレータ59に接続するようにした特許請求の
   範囲第１項記載の閉回路流体装置。