JP2595920Y2 - 制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、制御弁に関し、詳しく
は、インナースプールとアウタースプールとを備え、通
常はインナースプールのみの移動で油圧切り換えを行う
一方、インナースプールとアウタースプールの固着時に
は両スプールを一体的に移動させて油圧の切り換えを行
うようにした、いわゆるジャムプルーフと呼ばれるフェ
イルセーフ機能を有する制御弁に係り、特に、高い安全
性が要求される航空機等に使用して好適な制御弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２はこの種の制御弁の従来構成図であ
る（例えば、特開平1-143479号公報参照）。この図にお
いて、１０はアクチュエータ、２０は制御弁、４０はバ
イパスバルブ、５０Ａ、５０Ｂ（但しＡはＡ系、ＢはＢ
系を表す；以下同様）は油圧ポンプ、５１Ａ、５１Ｂは
タンクである。

【０００３】アクチュエータ１０は、油室１１Ａ、１２
Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ、ピストン１３Ａ、１３Ｂ及びピス
トンロッド１４からなる２個の復動シリンダを備え、一
対の油室１１Ａ、１２Ａ（及び／又は１１Ｂ、１２Ｂ）
の圧力差に応じてピストン１３Ａ（及び／又は１３Ｂ）
を移動させ、この運動をピストンロッド１４を介して図
外の操作対象、例えば舵面に伝えてその舵角を操作する
ものである。なお、１５はピストンロッド１４の位置を
検出する位置センサである。

【０００４】制御弁２０は、ケーシング２１に形成され
たスプール室２２と、このスプール室２２に摺動自在に
内装された筒状のアウタースプール２３Ａ、２３Ｂと、
各アウタースプール２３Ａ、２３Ｂの内部に摺動自在に
それぞれ挿入されたインナースプール２４Ａ、２４Ｂ
と、これら一対のインナースプール２４Ａ、２４Ｂの相
対距離を一定に保ちつつ両インナースプール２４Ａ、２
４Ｂの軸方向への移動位置を制御する電動モータ２５
と、この電動モータ２５の電源電流をモニターして過電
流を検出したときにＡ系のインナースプール２４Ａとア
ウタースプール２３Ａの固着、又はＢ系のインナースプ
ール２４Ｂとアウタースプール２３Ｂの固着を判定する
検出器２６とを備える。

【０００５】スプール室２２には、高圧側油路２６Ａ、
２６Ｂにつながる高圧ポート２７Ａ、２７Ｂ、低圧側油
路２８Ａ、２８Ｂにつながる低圧ポート２９Ａ、３０
Ａ、３１Ａ、２９Ｂ、３０Ｂ、復動シリンダの一方の油
室１１Ａ、１１Ｂにつながる第１の制御ポート３３Ａ、
３３Ｂ及び復動シリンダの他方の油室１２Ａ、１２Ｂに
つながる第２の制御ポート３４Ａ、３４Ｂが形成されて
おり、また、アウタースプール２３Ａ、２３Ｂには、図
示の中立位置のときにスプール室２２の各ポートと連通
する複数の貫通穴が形成されている。なお、３５、３
６、３７はアウタースプール２３Ａ、２３Ｂを図示の中
立位置に保持するためのスプリングである。

【０００６】電動モータ２５の回転に伴ってインナース
プール２４Ａ、２４Ｂが軸方向に移動すると、インナー
スプール２４Ａ、２４Ｂの外周に形成されたランドによ
ってアウタースプール２３Ａ、２３Ｂの貫通穴（すなわ
ちスプール室２２の各ポート）が切り換えられる。例え
ば、第１の制御ポート３３Ａ、３３Ｂと高圧ポート２７
Ａ、２７Ｂがつながるとともに、第２の制御ポート３４
Ａ、３４Ｂと低圧ポート２９Ａ、３０Ａ、２９Ｂ、３０
Ｂがつながると、復動シリンダの一方の油室１１Ａ、１
１Ｂに油圧が導入され、他方の油室１２Ａ、１２Ｂの油
圧が排出されるから、ピストンロッド１４が図中の右方
向に移動することになる。

【０００７】また、このような構成によれば、例えば、
Ａ系のインナースプール２４Ａが固着すると、同じＡ系
のアウタースプール２３Ａがスプリング３５、３６のバ
ネ力に抗して移動するため、正常側であるＢ系のインナ
ースプール２４Ｂの機能を阻害することはない。ここ
で、バイパスバルブ４０は、Ａ、Ｂ２系統の一方に油圧
フェイルが発生したときに、その系の復動シリンダの２
つの油室１１Ａ、１２Ａ（又は１１Ｂ、１２Ｂ）をバイ
パスさせるものであり、障害側の系のピストン１３Ａ
（又は１３Ｂ）の動きをスムーズにして正常側の系に負
担がかからないようにするためのものである。

【０００８】すなわち、バイパスバルブ４０は、油圧ポ
ンプ５０Ａ、５０Ｂにつながる入力ポート４１Ａ、４１
Ｂ、高圧側油路２６Ａ、２６Ｂを介して制御弁２０の高
圧ポート２７Ａ、２７Ｂにつながる出力ポート４２Ａ、
４２Ｂ、復動シリンダの一方の油室１１Ａ、１１Ｂにつ
ながる第１のバイパスポート４３Ａ、４３Ｂ、及び復動
シリンダの他方の油室１２Ａ、１２Ｂにつながる第２の
バイパスポート４４Ａ、４４Ｂを有するシリンダ４５
Ａ、４５Ｂと、このシリンダ４５Ａ、４５Ｂに摺動自在
に内装されたスプール４６Ａ、４６Ｂと、これらのスプ
ール４６Ａ、４６Ｂを所定方向に付勢するスプリング４
７Ａ、４７Ｂとを備え、油圧ポンプ５０Ａ、５０Ｂから
の油圧が正常に供給されているときは、スプリング４７
Ａ、４７Ｂを圧縮させるようにスプール４６Ａ、４６Ｂ
を移動させる一方、油圧フェイル発生時にはその発生側
の系のスプール４６Ａ（又は４６Ｂ）をスプリング４７
Ａ（又は４７Ｂ）のバネ力で図示位置に戻すもので、正
常時には入・出力ポート間（４１Ａ←→４２Ａ及び４１
Ｂ←→４２Ｂ）を連通するとともに、バイパスポート間
（４３Ａ←→４４Ａ及び４３Ｂ←→４４Ｂ）を閉鎖し、
一方、油圧フェイル発生時には障害側の系の入・出力ポ
ート間（４１Ａ←→４２Ａ又は４１Ｂ←→４２Ｂ）を閉
鎖するとともに、バイパスポート間（４３Ａ←→４４Ａ
又は４３Ｂ←→４４Ｂ）を連通するものである。従っ
て、油圧フェイル発生時には、障害側の系の復動シリン
ダの２つの油室１１Ａ、１２Ａ（又は１１Ｂ、１２Ｂ）
が低抵抗で接続されるから、正常側の系のピストンの動
きを妨げないようにすることができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の制御弁にあっては、バイパスバルブを別に設ける
必要があるため、システムの複雑化及びコストアップを
招くという問題点があった。 ［目的］ そこで、本考案は、制御弁とバイパスバルブとを一体化
することにより、システムの簡素化やコストアップの回
避を図ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記目的を達
成するために、復動シリンダの一方の油室につながる第
１の制御ポート、他方の油室につながる第２の制御ポー
ト、油圧ポンプにつながる高圧ポート及びタンクにつな
がる低圧ポートを有するスプール室と、該スプール室の
内壁に接しつつ該スプール室の軸方向への移動が可能で
且つその移動位置が所定位置にあるときに前記スプール
室のそれぞれのポートと連通するように配置された複数
の貫通穴を壁面に有する筒状のアウタースプールと、前
記アウタースプールの内壁に接しつつ前記スプール室の
軸方向への移動が可能で且つその移動位置に応じて、前
記第１の制御ポートを前記高圧ポートに接続するととも
に前記第２の制御ポートを前記低圧ポートに接続した
り、前記第２の制御ポートを前記高圧ポートに接続する
とともに前記第１の制御ポートを前記低圧ポートに接続
したりするインナースプールと、前記スプール室の内壁
自体又は該内壁に係合する固定部材と前記アウタースプ
ールの一端との間に縮設された第１のスプリングと、前
記スプール室の内壁に沿って移動可能な移動部材と前記
アウタースプールの他端との間に縮設され、前記第１の
スプリングの付勢力との釣合で前記アウタースプールの
移動位置を規制する第２のスプリングと、前記移動部材
を可動隔壁として容積可変に画成されるとともに前記高
圧ポートに連通する油圧室と、を備え、前記アウタース
プールの外壁に前記第１の制御ポートに連通する第１の
凹部及び前記第２の制御ポートに連通する第２の凹部を
形成し、該第１の凹部及び第２の凹部は、前記アウタス
プールが所定位置にあるときに前記高圧ポートと低圧ポ
ートに各々連通する一方、前記油圧室の容積減少に伴う
前記第２のスプリングの伸張時に前記低圧ポートに連通
することを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本考案では、油圧フェイルが発生すると、油圧
室の容積が減少し、これに伴って第２のスプリングが伸
張し、第１のスプリングのバネ力を受けてアウタースプ
ールが移動して、このアウタースプールの２つの凹部
（第１の凹部、第２の凹部）と低圧ポートとを介して第
１及び第２の制御ポートの間が連通（バイパス）され
る。

【００１２】従って、制御弁にバイパス機能を持たせる
ことができ、バイパスバルブを不要にすることができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本考案に係る制御弁の一実施例を示す図で
ある。なお、図１では、Ａ、Ｂ２つの系のうちの一方の
系（例えばＢ系）の構成を代表的に示している。図１に
おいて、６０はケーシングであり、このケーシング６０
には、スプール室６１、入力アーム室６２、ピストン室
６３及び油圧室６４が形成されているとともに、各々、
一対の油室６５Ａ、６６Ａ、６５Ｂ、６６Ｂと、該油室
を仕切るピストン６７Ａ、６７Ｂと、これらピストンを
一体的に保持するとともに図外の操作対象（例えば舵
面）に連結されるピストンロッド６８とを備える復動シ
リンダ型のアクチュエータ６９が形成されている。

【００１４】スプール室６１には、高圧側油路７０を介
して油圧ポンプ７１につながる高圧ポート７２、７３
と、低圧側油路７４を介してタンク７５につながる低圧
ポート７６、７７と、第１の制御油路７８を介して自系
の復動シリンダの一方の油室６５Ｂにつながる第１の制
御ポート７９、７９′と、第２の制御油路８０を介して
自系の復動シリンダの他方の油室６６Ｂにつながる第２
の制御ポート８１、８１′とが形成されており、また、
油圧室６４と高圧側油路７０との間は分岐油路８２によ
って連通している。

【００１５】スプール室６１の内壁に沿って筒状のアウ
タースプール８３が摺動自在に挿入されており、さら
に、そのアウタースプール８３の内壁に沿って摺動自在
にインナースプール８４が挿入されている。アウタース
プール８３には、複数の貫通穴が形成されており、それ
ぞれの貫通穴は、アウタースプール８３が図示の仮想線
８５の上半分で示す所定位置（中立位置）にあるとき
に、スプール室６１の各ポートと連通するように適切に
レイアウトされている。

【００１６】アウタースプール８３の両端には一対のス
プリング８６、８７が配置されており、図中左側のスプ
リング（以下「第１のスプリング」）８６はスプール室
６１の内壁に係合するストッパー８８（以下「固定部
材」）を足場にしてアウタースプール８３に対して図中
右方向への移動力を与え、また、図中右側のスプリング
（以下「第２のスプリング」）８７はピストン室６３に
移動自在に内装されたピストン８９（以下「移動部
材」）を足場にしてアウタースプール８３に対して図中
左方向への移動力を与える。すなわち、アウタースプー
ル８３の位置は第１のスプリング８６と第２のスプリン
グ８７の釣合で決まり、例えば、移動部材８９が仮想線
８５の上半分の位置にあるときは、第２のスプリング８
７が圧縮されているから、中立位置となり、あるいは、
移動部材８９が仮想線８５の下半分の位置にあるとき
は、第２のスプリング８７が伸張されているから、中立
位置よりも右側へ移動した位置（以下「右方位置」）と
なる。また、移動部材８９の位置は油圧室６４の圧力で
決まり、油圧ポンプ７１からの降圧の油圧が支障なく導
入されているとき（正常時）には仮想線８５の上半分の
位置、あるいは、油圧フェイル時には仮想線８５の下半
分の位置となる。

【００１７】ここで、アウタースプール８３の外周面に
はいくつかのランドが形成されているが、そのうちの１
のランド９０は、アウタースプール８３が中立位置にあ
るときに、下側の第１の制御ポート７９の真上に位置し
て当該第１の制御ポート７９を閉鎖（但し、上側の第１
の制御ポート７９′は閉鎖しない）し、また、他の１つ
のランド９１は、同じくアウタースプール８３が中立位
置にあるときに、下側の第２の制御ポート８１を閉鎖
（但し、上側の第２の制御ポート８１′は閉鎖しない）
する。これら２つのランド９０、９１は、アウタースプ
ール８３が右方位置に移動すると、共に、下側の第１及
び第２の制御ポート７９、８１の閉鎖を解くとともに、
ランド９０、９１の両側の凹部９２〜９５（第１の凹部
９２、９３、第２の凹部９４、９５）を介して第１の制
御ポート７９と第２の制御ポート８１を低圧ポート７
６、７７に連通する。

【００１８】次に、作用を説明する。正常時 インナースプール８４が固着しておらず、且つ、油圧フ
ェイルも発生していない正常時では、油圧室６４に高圧
の油圧が導入されており、移動部材８９は仮想線８５の
上半分のように位置している。従って、アウタースプー
ル８３は中立位置にあり、入力アーム９６の揺動に伴っ
てインナースプール８４が移動すると、高圧ポート７
２、７３と第１の制御ポート７９′（又は第２の制御ポ
ート８１′）の間が連通するとともに、低圧ポート７
６、７７と第２の制御ポート８１′（又は第１の制御ポ
ート７９１′）の間が連通し、復動シリンダのピストン
ロッド６８が図中右方向（又は左方向）に移動する。

【００１９】異常時（インナースプール８４の固着時） この場合には、固着によってインナースプール８４とほ
ぼ一体化したアウタースプール８３がスプリング８６、
８７のバネ力に抗して移動するため、インナースプール
８４の動きが規制されることはなく、図示を略した正常
側の系の機能を妨げない。

【００２０】異常時（油圧フェイル時） 油圧フェイル時には、油圧室６４の容積が減少する。す
なわち、移動部材８９が右側に移動して仮想線８５の下
半分の位置になり、第２のスプリング８７が伸張する。
従って、アウタースプール８３は、第１のスプリング８
６のバネ力を受けて右側に移動し、仮想線８５の下半分
の位置（右方位置）となる。

【００２１】この右方位置では、アウタースプール８３
のランド９０、９１が、下側の第１の制御ポート７９と
第２の制御ポート８１の位置から外れ、これらの第１及
び第２の制御ポート７９、８１が、ランド９０、９１の
両側の凹部９２〜９３、９４〜９５を介して低圧ポート
７６、７７に接続される。その結果、異常側の復動ピス
トンの油室６５Ｂ、６６Ｂをバイパスすることができ、
異常側のピストン６７Ｂの動きをスムーズにして正常側
の復動シリンダの作動に悪影響を与えないようにするこ
とができる。

【００２２】以上のように、本実施例では、油圧フェイ
ル時に有効なバイパス機能を制御弁自体に持たせたの
で、別途にバイパスバルブを設ける必要がなくなり、シ
ステムの簡素化を図ることができ、コストアップを回避
できるという効果を得ることができる。

【００２３】

【考案の効果】本考案によれば、制御弁とバイパスバル
ブとを一体化したので、システムの簡素化やコストアッ
プの回避を図ることができ、特に高い信頼性を要求され
る航空機等に使用して好適な制御弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成図である。

【図２】従来例の構成図である。

【符号の説明】

６１：スプール室 ６４：油圧室 ６５Ｂ、６６Ｂ：油室 ６９：アクチュエータ（復動シリンダ） ７１：油圧ポンプ ７２、７３：高圧ポート ７５：タンク ７６、７７：低圧ポート ７９、７９′：第１の制御ポート ８１、８１′：第２の制御ポート ８３：アウタースプール ８４：インナースプール ８６：第１のスプリング ８７：第２のスプリング ８８：ストッパー（固定部材） ８９：ピストン（移動部材） ９２、９３：凹部（第１の凹部） ９４、９５：凹部（第２の凹部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 伊東 明 岐阜県不破郡垂井町宮代字尾崎1110−１ 帝人製機株式会社岐阜第一工場内 (56)参考文献 特開 平４−357311（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302704（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−60203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 20/00 B64C 13/40

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】復動シリンダの一方の油室につながる第１
   の制御ポート、他方の油室につながる第２の制御ポー
   ト、油圧ポンプにつながる高圧ポート及びタンクにつな
   がる低圧ポートを有するスプール室と、 該スプール室の内壁に接しつつ該スプール室の軸方向へ
   の移動が可能で且つその移動位置が所定位置にあるとき
   に前記スプール室のそれぞれのポートと連通するように
   配置された複数の貫通穴を壁面に有する筒状のアウター
   スプールと、 前記アウタースプールの内壁に接しつつ前記スプール室
   の軸方向への移動が可能で且つその移動位置に応じて、
   前記第１の制御ポートを前記高圧ポートに接続するとと
   もに前記第２の制御ポートを前記低圧ポートに接続した
   り、前記第２の制御ポートを前記高圧ポートに接続する
   とともに前記第１の制御ポートを前記低圧ポートに接続
   したりするインナースプールと、 前記スプール室の内壁自体又は該内壁に係合する固定部
   材と前記アウタースプールの一端との間に縮設された第
   １のスプリングと、 前記スプール室の内壁に沿って移動可能な移動部材と前
   記アウタースプールの他端との間に縮設され、前記第１
   のスプリングの付勢力との釣合で前記アウタースプール
   の移動位置を規制する第２のスプリングと、 前記移動部材を可動隔壁として容積可変に画成されると
   ともに前記高圧ポートに連通する油圧室と、を備え、 前記アウタースプールの外壁に前記第１の制御ポートに
   連通する第１の凹部及び前記第２の制御ポートに連通す
   る第２の凹部を形成し、 該第１の凹部及び第２の凹部は、前記アウタスプールが
   所定位置にあるときに前記高圧ポートと低圧ポートに各
   々連通する一方、前記油圧室の容積減少に伴う前記第２
   のスプリングの伸張時に前記低圧ポートに連通すること
   を特徴とする制御弁。