JPH10509231A - ラッチング弁を有する油圧式マルチプレクス制御ネットワーク - Google Patents

ラッチング弁を有する油圧式マルチプレクス制御ネットワーク

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JPH10509231A JP8514057A JP51405795A JPH10509231A JP H10509231 A JPH10509231 A JP H10509231A JP 8514057 A JP8514057 A JP 8514057A JP 51405795 A JP51405795 A JP 51405795A JP H10509231 A JPH10509231 A JP H10509231A
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Abstract

(57)【要約】 航空機ジェットエンジン用の油圧制御装置は、複数の2位置「ラッチング」油圧アタチュエータ弁の各々の位置を制御する一対のトルクモータに命令を与える電子制御回路を有する。第1のトルクモータは、3位置オンオフ油圧弁を動作させる。第2のトルクモータは、第2弁を動作させて、マルチプレクサ選択弁のスプールの直線上の位置を制御する。このマルチプレクサ選択弁は、スプールが直線上に移動する複数の位置を有する。各位置には、一対の制御ポートが設けられており、それら一対の制御ポートには対応する一対の油圧アクチュエータ弁の各々が接続されている。これら油圧アクチュエータ弁は、燃料弁若しくは空気弁であってよい。選択された燃料アクチュエータ弁若しくは空気アクチュエータ弁は、マルチプレクサ選択弁のスプールを適切な位置に移動させ、次に予め決められた期間に亘って、選択されたアクチュエータ弁へ高圧の油圧流体を供給することによって、その2つの位置の何れかに移動される。この制御装置は、任意の燃料アクチュエータ弁若しくは空気アクチュエータ弁を同期して選択して、必要に応じて任意の位置に遅れなく移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ラッチング弁を有する油圧式マルチプレクス制御ネットワーク技術分野 本発明は、油圧式制御システムに関し、より詳しくは、1つの油圧式マルチプ レクサ選択弁と共に一対のトルクモータ、及び対応する油圧弁によって、その位 置が制御された燃料弁及び/または空気弁などの複数の2位置「ラッチング」ア クチュエータ弁を有するシステムに関する。背景技術 航空機、特に航空機のジェットエンジン等の装置のための油圧制御システム若 しくはネットワークの技術分野においては、システムがより複雑なものになる傾 向がある。この複雑化の傾向は、燃料効率を改善するという意図に起因するもの である。しかしながら、この複雑化によって、これらの制御システムの重量及び 製造コストが増加し、一方ではそれらの制御システムの信頼性が低下するという 傾向がある。 この複雑化の一部は、油圧式若しくは空気式で制御されなければならない航空 機のジェットエンジンの機械的な変数若しくは機能の数の増加に由来するもので ある。エンジンのブリーダーなどの機械的な弁は、通常、油圧式若しくは空気式 のアクチュエータによって制御され、これらのアクチュエータは燃料若しくは空 気アクチュエータ弁によって制御されている。 従来の技術では、対応する電気機械的装置、例えば、トルクモータと対応する アクチュエータ弁とによって制御されるアクチュエータを備えた制御装置を用い ることが知られている。トルクモータとアクチュエータ弁の各々の組み合わせが 、電子制御部からの電気的な入力信号を対応する機械的な位置に変換する。この アクチュエータ弁に接続された油圧式若しくは空気式アクチュエータによって、 この電気的な信号は対応す るアクチュエータの位置に変換される。 1つの油圧式アクチュエータ弁と、アクチュエータにのみ専用に用いられてい る1つのトルクモータとを用いることの主な問題点は、航空機のジェットエンジ ンに必要な油圧式アクチュエータの個数が増加した場合に、対応するトルクモー タとアクチュエータ弁との個数もまた増加するということである。これによって 、制御装置全体の製造コストと重量とが増加することになる。 即ち、従来技術においては、複数の油圧式または空気式アクチュエータと対応 するアクチュエータとを、1つのトルクモータで占有して用いるという試みも知 られていた。このようなマルチプレクス形式は、従来技術の多数の様々な方法の 主目的であった。このようなマルチプレクス形式の装置における共通した要件は 、十分な流速の油圧流体が各々のアクチュエータ弁に供給されなければならない ということである。この要件は、アクチュエータ弁に適正な流速の流体を供給す るための十分なマルチプレクサ、即ちパイロット弁若しくはスプール弁が欠如し ているために、これらのマルチプレクス化されたシステムを信頼性の低いものと していた。この場合の問題点は、フプールなどの、弁の移動可能な要素の運動範 囲全体にわたってその位置が変化するアクチュエータ弁を用いることによって生 み出されている。この「アナログ」型の連続的な変換アクチュエータ弁には、ス プールを移動させるため及びスプールを一定の位置に保持するためにスプールの 両側に供給される一定値の高圧の油圧流体が必要とされる。 従来技術では幾つかのマルチプレクサ方式が知られている。そのうちの1つの 方法は、複数のアクチュエータ弁と、対応するアクチュエータとに対してマルチ プレクス化された単一のパイロット弁を用いるものである。このパイロット弁の スプールは、スプールの異なる角度位置に設 けられた複数の出力ポートに対してマルチプレクス化されている。しかしながら 、この方法は、アクチュエータ弁への流量が減少することにより大きく影響され る。 回転型のマルチプレクス弁の他には、そのスプールが直線的に移動して、入力 を複数の出力のうちの1つに接続するマルチプレクサ弁を用いる方法が知られて いる。そのような装置の例は、米国特許第5,048,394号に開示されてお り、ここでは、トルクモータと弁との1つの組み合わせによって、マルチプレク サとして働く油圧弁が制御されている。このマルチプレクサは、単一の入力を複 数の出力に接続する。これらの出力は、上述されたようなアナログ型連続変調ア クチュエータ弁からなる。従って、これらの弁は周期的に更新されなければなら ず、油圧流体を弁のスプールに供給することによってスプールの最後の位置にス プールを保持する場合においてさえも定期的に更新されなければならない。上述 された米国特許第5,048,394号は、制御装置全体に亘ってオシレータ弁 を加えることによってこの定期的な更新を周期的に行っている。このオシレータ 弁は、マルチプレクス油圧弁のスプールを直線的に前後に駆動させるものである 。 このような形式の装置に関する問題点として、アクチュエータ弁の全ての位置 を定期的に更新しなければならない必要性により、トルクモータの疲労故障が生 じ、これによりトルクモータの寿命が短縮され、若しくはオシレータ弁の一定の 運動によって弁が磨耗するということが挙げられる。更に、アクチュエータ弁を 適正な位置に保つために、マルチプレクサ油圧弁のタイミング及び応答が重要で あり、従って応答及びタイミングが注意深く制御されなければならない。加えて 、かつ恐らく最も重要なこととして、制御システムは通常電気回路により構成さ れているので、トルクモータに対する制御システムが故障した場合、アクチュエ ータ弁とアクチュエータの位置を制御するための手段が存在しないということで ある。1つの若しくは複数のアクチュエータ弁とアクチュエータとが、航空機の ジェットエンジン用のエンジンブリーダーを制御するために専用に用いられてい る場合、油圧式/空気式アクチュエータ弁に対する「フェールセーフ」状態が欠 如していることにより、潜在的な危険な状況が生み出されることになりかねない 。 従来技術のマルチプレクサ制御システムの他の具体例は、米国特許第4,91 3,032号と米国特許第5,088,383号に開示されている。 従って、本発明の主な目的は、一対のトルタモータと、1つのマルチプレクス 選択弁とによって制御された燃料/空気弁などの複数の2位置ラッチアクチュエ ータ弁を備えたマルチプレクス油圧式制御装置を提供することである。 本発明のより一般的な目的は、各々のアクチュエータ弁に対して1つの専用の トルクモータを必要とする従来の装置を上回るマルチプレクス油圧式制御装置を 提供することである。 本発明の他の目的は、信頼性を向上させると共に制御装置の重量及び製造コス トを低減できるマルチプレクス油圧式制御装置を提供するこである。 本発明の更に他の目的は、その位置を保つために油圧流体によって定期的に更 新する必要がなく、従ってトルクモータを含むその装置の構成要素の寿命を延長 することのできるより平易な非同期式制御方法を可能とし、かつ従来技術の装置 では必要とされる油圧式弁のタイミング及び応答の重要性を低減させることので きる2位置「ラッチ」油圧アクチュエータ弁を用いたマルチプレクス油圧式制御 装置を提供することである。 本発明の更に他の目的は、電子制御装置が故障した場合に各アクチュ エータ弁の位置を「フェールセーフ」位置に調節できるマルチプレクス油圧式制 御装置を提供することである。 本発明の更に他の目的は、任意の所望の順序で、例えばアクチュエータ弁が作 動を要求された場合のみにアクセスされるようなシーケンスでも駆動若しくは移 動することのできるアタチュエータ弁を備えたマルチプレクス油圧式制御装置を 提供することである。 本発明の更に他の目的は、各アクチュエータ弁がその他の全てのアクチュエー タ弁とは別個に遅れなく配置されるマルチプレクス油圧制御装置を提供すること である。 本発明の上述された目的、他の目的及び特徴は、添付の図面を参照しながら以 下の説明によってより明らかにされる。発明の開示 従来技術の欠点を克服し、上述された目的を達成するために、発明者は、複数 の2位置油圧式アクチュエータ弁の各々の位置を制御するために、1つの油圧式 マルチプレクサ選択弁を用いた改良された油圧式制御装置を考案した。 好適な実施例では、航空機のジェットエンジン用のエンジン制御装置が電子的 に構成されており、一対のトルクモータに命令信号を供給している。第1のトル クモータは、3位置油圧式弁と共に動作する。第2のトルクモータは、第2の油 圧式弁と共に動作し、マルチプレクサ選択弁のスプールの直線上の位置を制御す る。このマルチプレクサ選択弁は、そのスプールが12個の異なる位置の間を直 線的に移動する2×12弁からなる。これら12個の位置の各々では、2つの高 圧流体信号が、一対の2位置「オン/オフ」ラッチ油圧式制御燃料及び/または 空気アクチュエータ弁に供給される。各アクチュエータ弁は、これら弁を「オン 」するための高圧流体信号と、これらの弁を「オフ」とするめのもう1つ の高圧流体信号とを必要とする。即ち、本発明の好適な実施例では、合計で12 個のアクチュエータ弁が制御される。マルチプレクサ選択弁のスプールの位置は 、線形可変作動トランスデューサ(LVBD)を介して電子制御回路にフィード バックされる。 動作中に、マルチプレクサ選択弁のスプールは、第2トルクモータと、第2ト ルクモータと関連する「ヌル」位置にある油圧式弁とによって移動される。選択 弁が移動中に、低圧の油圧流体が、12個の燃料/空気アクチュエータ弁の全て に供給される。マルチプレクサ選択弁のスプールが新たな所望の位置に達すると 、電子制御部は、3位置油圧式弁に対して第1のストップまで飽和させ、従って 一対の制御ポートの一方に高圧の油圧流体を供給し、もう一方の制御ポートに低 圧の油圧流体を供給する。その制御ポートに高圧の油圧流体が供給された燃料/ 空気アクチュエータ弁は、その2つの位置の間を移動する。アクチュエータ弁が 右側に移動した時、高圧の流体はアクチュエータ弁のランドを通ってアクチュエ ータ弁のピストンの一方の側に供給され、弁をその所定の位置に油圧式にラッチ する。アクチュエータ弁が左に移動した時、アクチュエータ弁をラッチしていた 高い圧力のポートが閉じ、弁の位置をバネが保持する。このようにして、アクチ ュエータ弁は、3位置油圧式弁からの圧力信号によってアクチュエータ弁が移動 され、かつ高圧流体信号が除去された後に、アクチュエータ弁は所定の位置にラ ッチされる。 燃料/空気アクチュエータ弁を同様のマルチプレクサ選択弁の位置の第2の制 御ポートに移動させたい場合、電子的制御部は、3位置油圧式弁に、第2のスト ップまで飽和させる命令を与える。これによって、高圧の流体がこの燃料/空気 アクチュエータ弁に供給され、移動が行われる。図面の簡単な説明 第1図は、本発明のマルチプレクサ油圧式制御ネットワークの一部が模式的に 表された部分断面ブロック図である。 第2図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成する3位置油圧弁の一部が 模式的に表された部分断面ブロック図である。 第3図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成するマルチプレクサ選択弁 の部分断面模式図である。 第4図から第10図は、第3図及び第12図の対応する線に沿って表された第 3図のマルチプレクサ選択弁の各断面図である。 第11図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成する燃料/空気アクチュ エータ弁の部分断面ブロック図である。 第12図は、第3図のマルチプレクサ選択弁の外側スリーブの丸められていな い状態の斜視図である。 第13図は、第3図のマルチプレクサ選択弁の他の実施例の部分断面ブロック 図である。 第14図は、第13図の線14−14に沿った第13図のマルチプレクサ選択 弁の断面図である。 第15図は、フェールセーフ位置にある第2図の3位置油圧式弁の一部の部分 断面ブロック図である。発明を実施するための最良の形態 図面を参照しながら、ラッチアクチュエータ弁を備えたマルチプレクス油圧式 制御ネットワークの好適な実施例が参照符号105を付されて例示されている。 この制御ネットワーク100は、一対のトルクモータ108及び112に信号を 供給する電子制御部104を有し、この一対のトルクモータ108及び112は 、一対の対応する油圧式弁116及び120を介して油圧流体の流れを制御する 。第1の油圧弁116は、マルチプレクサ選択弁136のスプール132の端部 に接続された2つ の油圧出力124及び128を有する。スプール132は、2つの離れた位置の 間を直線的に移動し、これら各々の位置は、選択弁136のスリーブ146の複 数の出力ポート140及び144のうちの関連する一対の出力ポートに対応して いる。第2の油圧弁120は、2段3位置弁からなり、2つの予め決められた圧 力のうちの一方の圧力の油圧流体を、マルチプレクサ選択弁136に供給し、最 終的に、弁136の出力ポート140から144のうちの1つのポートを介して 、それらに接続された複数の燃料/空気アクチュエータ弁148のうちの1つに 供給する。各アクチュエータ弁148は、2位置「オン/オフ」弁からなり、ア クチュエータ弁148の出力に接続された対応するアクチュエータ152の位置 を油圧式で若しくは空気式で制御する。 第1図には、本発明のマルチプレクス油圧式制御ネットワーク100が例示さ れており、これは航空機用として用いられ(図示されていない)、特に、航空機 のジェットエンジン(図示されていない)に関連する様々な機械的な変数を制御 するために用いられる。制御ネットワーク102は、航空機に取り付けられたセ ンサ154からの信号線153の信号に応答する電子制御装置104を含む。セ ンサ154は、エンジンの速度などの航空機の様々な変数を検出する。電子的制 御装置104は、これらの信号153の一部に応答し、全てのアクチュエータ弁 148の最終的な位置を制御する。 電子制御装置104は、一対の電子信号を第1のトルクモータ108に供給す る。このトルクモータ108はジェットパイプ弁若しくはフラッパー弁156を 磁界により変位させ、高圧(PHI)の油圧流体を油圧ライン160を通して第1 の油圧弁116のスプール164の両端に供給する。この弁116のスプール1 64は、スプール164の両端に供給された油圧流体の圧力差に応じて2つの方 向の何れかに直線的に変位 する。油圧弁116は、高圧の油圧流体168若しくは低圧の油圧流体172の 何れかを、マルチプレクサ選択弁136のスプール132の対応する端部に接続 された一対の油圧ライン124及び128に供給する。流体の圧力は、油圧ライ ン124及び128を介して高いPHI168若しくは低い圧力PLO172の何れ かを供給するときに、スプール164の位置、即ち、スプールの「ランド」に応 じて選択される。選択弁136のスプール132は、線形可変作動トランスデュ ーサ(LVDT)176によってその位置が検出され、このLVDTによって信 号線180を介して電子制御部104に信号が供給される。この信号は、マルチ プレクサ選択弁136のスプール132の直線上の位置を表すものである。 第3図から第10図、及び第12図により詳細に例示されたマルチプレクサ選 択弁136は、一対の入力ポート184及び188を選択弁136のスリーブ1 46に設けられた複数の出力ポート140及び144のうちの選択された対応す る一対の出力ポートに接続するように直線的に動作するスプール132を有する 。本発明の好適な実施例では、マルチプレクサ選択弁136のスリーブ146は 各々が12個の出力ポートを有する2つの集合140及び144として配列され た24個の出力ポートを有する。この選択弁136は、第1の油圧式入力信号1 84を、第1の信号140から選択された12個の出力ポートの1つに接続する 。更に、マルチプレクサ選択弁136は、第2の油圧入力信号188を、第2の 集合144から選択された12個の出力ポートのうちの1つに接続する。 マルチプレクサ選択弁の一対の油圧入力184及び188は、第2の油圧弁1 20から供給されている。この弁120は、高圧の若しくは低圧の油圧流体によ って3つの異なる位置の間を位置制御される直線的に移動するスプール192を 有する。油圧流体の制御は、第2のトルクモ ータ112を用いてフラッパ弁若しくはジェットパイプ弁196の何れかを磁界 で変位させることによって行われる。このトルクモータ112は、電子制御部1 04からの電子信号によって制御される。油圧弁120のスプール119の直線 上の位置は、第2のLVDT200によって検出され、この直線状の位置を表す 信号が信号線204を介して電子制御部104に供給される。 第2図は、より詳細に表された第2油圧弁120の「アンダーラップされた」 スプール192を表している。このスプール192は3つの異なる位置の間を直 線上に移動する。第1の位置が第2図に例示されており、この第1の位置では低 圧(PLO)の油圧流体172は、マルチプレクサ選択弁136の入力として供給 されている両方の油圧信号線184及び188(「ON/OFF1」、「ON− OFF2」)に供給されている。この位置は、弁のスプール192の「ヌル」位 置と呼ばれている。代わりに、2つの入力信号線184及び188の油圧流体が 、油圧弁120のスプール192を通り低圧油圧シンク(PLO)172に供給 されていてもよい。 油圧弁120のスプール192の第2の位置は、電子制御部104が、スプー ル192に対して右手側停止位置に達するように完全に右側に配置される命令を 与えるものである。この時、スプール192の4個のランド208は、高圧(PHI )の油圧流体168がマルチプレクサ選択弁の第1の入力(「ON−OFF1 」)184に供給され、同時に低圧(PLO)の油圧流体172がマルチプレクサ 選択弁の第2の入力(「ON−OFF2」)188に供給されるような位置に配 置されている。第13図から第15図に例示された他の実施例に関して以下によ り詳しく説明されるように、スプール192のこの右手側位置は、「フェールセ ーフ」位置、即ち電子制御部104(第15図)の故障が発生した時に弁が機 械的にバイアスされる位置である。 油圧弁のスプール192の第3の位置は、スプール192が左手側停止位置に 達するものである。この位置では、低圧の油圧流体172は、マルチプレクサ選 択弁の第1の入力ライン184に供給され、高圧の油圧流体168はマルチプレ クサ選択弁の第2の入力ライン188に供給されている。 マルチプレクサ選択弁の第1の入力ライン184の油圧流体は、内部弁構造を 介して振り分けられ、出力の第1の集合140の12個の弁出力のうちの選択さ れた1つに供給される。12個の出力の各々の集合140及び144の選択され なかった全ての出力は、低圧の油圧流体172が供給されている。12個の燃料 /空気アクチュエータ弁148は、適切な油圧ライン212から215によって マルチプレクサ選択弁136の24個の出力ポート140及び144に接続され ている。各アクチュエータ弁148は、対応する一対の油圧ライン212−21 5を有し、この一対の油圧ラインは12個の選択弁の出力の同じ集合140及び 144に設けられている。第11図により詳細に例示された各燃料/空気アクチ ュエータ弁148は、2つの端部位置の間を直線的に移動するスプール216を 有する。この各アクチュエータ弁148のスプール216は、マルチプレクサ選 択弁136の適切な出力ポート140及び144から供給された高圧の油圧流体 168を用いて位置決め及び移動される。各燃料/空気アクチュエータ弁148 は、対応する油圧式若しくは空気式アクチュエータ152を制御し、このアクチ ュエータ152はエンジンブリーダーなどの航空機の機械的な変数を制御する。 本発明のマルチプレクス油圧式制御ネットワーク100の全体の動作は、具体 例によって十分に理解される。ある特定のアクチュエータ152によって制御さ れた機械的変数を変更することが望まれる場合、電子 制御部104は、位置のトルクモータ108に対して、マルチプレクサ選択弁1 36のスプール132の両端に、油圧ライン124及び128を介して適切な圧 力の油圧流体を供給させる命令を与える。これによって、スプール132が直線 的に移動し、2つの油圧入力184及び188の一方を、出力ポートの2つの集 合140及び144のうちの1つの集合の12個の出力のうちの1つの出力に接 続する。更に、電子制御部104は、第2のトルクモータ112に対し、そのヌ ル位置であるオフ状態に第2の油圧弁120のスプール192を直線的に移動さ せ、高圧の油圧流体168を、マルチプレクサ選択弁136の2つの入力ポート 184及び188のうちの選択された1つのポートに供給する。次に、この高圧 の油圧流体168は、選択弁136を介して、弁のスリーブ146に設けられた 出力ポート144及び140のうちの選択された1つのポートに供給され、また 接続された油圧ライン212から215のうちの1つを介して選択された燃料/ 空気アクチュエータベン148のスプール216の一方の端部に供給される。例 えば、第1図に詳しく例示されたアクチュエータ弁148のスプール216を右 側に移動することが望まれる場合、高圧の油圧流体168がライン212に供給 される。この高圧の油圧流体168によって、選択された燃料/空気アクチュエ ータベン148のスプール216は右側に移動し、これにより、その燃料/空気 アクチュエータ弁148のスプール216の出力に接続されたアクチュエータ1 52の位置が変更される。 選択されたアクチュエータ弁148が右側に移動した時、高圧の油圧流体16 8は、アクチュエータ弁のランド217(第11図)を介して、アクチュエータ 弁のピストン219の一方の側に供給され、油圧力によってこの弁をこの位置に 固定する。アクチュエータ弁148が左側に移動した時(第11図に例示されて いるように)、高圧の圧力ポート16 8(アクチュエータ弁148をラッチしている)が閉じられ、ばね220が弁を この位置に固定する。このようにして、アクチュエータ弁148は、アクチュエ ータ弁148が3位置油圧弁230からの第213の高圧の油圧信号によって移 動され、つぎに高圧信号168が除去されると、所定の位置にラッチされる。 同じ燃料/空気アクチュエータ弁148のスプール216を第2の位置に移動 させることが望まれる場合(即ち左側に移動させることが望まれる場合)、電子 制御部104は、第1のトルクモータ108と対応する油圧弁116に対して、 マルチプレクサ選択弁136のスプール132を特定の燃料/空気アクチュエー タ弁148に対応する第2の出力ポート140及び144へ直線的に移動させる 命令を与えなければならない。この時、高圧の油圧流体168が、第2のトルク モータ112及び油圧弁120によって選択され、選択弁136と、ライン21 3のこの出力ポート140及び144とを介して、燃料/空気アクチュエータ弁 148のスプール216の他方の側へ供給される。任意の燃料/空気アクチュエ ータ弁148のスプール216を移動させるためには、高圧の油圧流体168が スプール216の一方の側に供給され、同時に低圧の油圧流体172がスプール 216の他方の側に供給されることは容易に理解される。選択された燃料/空気 アクチュエータ弁148のスプール216がその動きを終了した時、電子制御部 104は、第2のトルクモータ112と油圧弁120とに、ヌル位置に配置する 命令を与え、これにより、低圧の油圧流体172をマルチプレクサ選択弁136 の2つの入力ポート184及び188に供給し、従って、各燃料/空気アクチュ エータ弁148のスプール116の両側に低圧の油圧流体172が供給される。 一方、マルチプレクサ選択弁136の12個の出力ポートの第2の集 合144(即ち、第1図に例示された選択弁136)に接続された6個の燃料/ 空気アクチュエータ弁148のうちの1つの弁を移動させることを望む場合、電 子制御部104は、第1のトルクモータ108及び油圧弁116に、マルチプレ クサ選択弁136のスプール132を適切な出力ポート144へ移動させる命令 を与える。この時、電子制御部104は、第2のトルクモータ112及び油圧弁 122に、高圧の油圧流体163をマルチプレクサ選択弁136の第2の入力ポ ート188へ供給する命令を与える。同時に、低圧の油圧流体172が、マルチ プレクサ選択弁136の第1の入力186に供給される。高圧の油圧流体168 は、ライン214を介して選択弁136の直ぐ下に設けられた第1図に例示され たアクチュエータ弁148のスプールの左側に供給される。次に、選択された燃 料/空気アクチュエータ弁148のスプール216が右側に移動すると、電子制 御部104は、第2の油圧弁120をそのヌル位置に戻す。 最後に、同じアクチュエータ弁148のスプールを左に移動させる場合、電子 制御部104は、第1のトルクモータ108及び対応する油圧弁116に、マル チプレクサ選択弁136のスプール132を特定の燃料/空気アクチュエータ弁 148に対応する第2の出力ポート140及び144へ直線的に移動させる命令 を与える。この時、高圧の油圧流体168が、第2のトルクモータ112及び油 圧弁120によって選択され、選択弁136及びこの出力140及び144を介 してライン215から選択された燃料/空気アクチュエータ弁148のスプール の右側に供給される。 本発明のネットワーク100によって行われるアクチュエータ弁148の動作 は、非同期的に行われることが理解されるべきである。更に、アクチュエータ1 48は、2位置ラッチ弁からなるので、その位置を保 つために周期的に更新される必要はない。 第3図には、マルチプレクサ選択弁136がより詳しく表されており、第4図 から第10図には、第3図及び第12図の適切な線にそって描かれた様々な断面 図が表されている。第12図は、スリーブ146に設けられた各出力ポート14 0及び144を選択弁のピストン219の対応する出力236及び237に接続 する弁のスリーブ146内に設けられた油圧ライン288に沿った、マルチプレ クサ選択弁136の外側スリーブ146の「丸められていない」図を表している 。この弁のスリーブ146は弁の本体232内に配置されている。 第3図は、2入力油圧ライン184及び188を、弁136のスリーブ146 に設けられた24個の出力ポート140及び144のうちの選択された1つのポ ートに接続するように働く弁136の直線的に移動するスプール132をより詳 しく表している。これらの2つの入力ライン184及び188は、この第3図に おいては図面にを明瞭にするために180度だけ互いに離れて描かれている。し かし、実際には第7図に描かれているように、これら2つの入力ラインは互いに 90度だけ離れて設けられている。スリーブ146に設けられた24個の出力ポ ートは、各々が12個のポートからなる2つの集合140及び144として配列 されている。選択弁136のスリーブ146は、円筒形の形状を有し、12個の 出力ポートからなる各集合140及び144は、各々が選択弁のスリーブ146 の円筒形の外周面に互いに180度離れて設けられた2つの集合140及び14 4として直線的に配列されている。第3図はまた、電子制御部104に電気信号 を供給するLVDTフィードバック装置176を表しており、この電気信号はス プール132の直線上の位置を表すものである。この信号によって、電子制御部 104は選択バルブ136のスプール132を適切に位置決めすることができる 。 第4図、第5図、及び第6図は、各々、第3図の線4−4、5−5、及び6− 6に沿った断面図であり、マルチプレクサ選択弁136のスプール132の内部 構造の油圧流体を平衡させる溝及び貫通孔を表している。このような構造によっ て、バルブの一方の側の圧力とバルブのもう一方の側の圧力とが平衡し、従って バルブの片側に大きな負荷がかかることが防止される。 第7図は第3図の線7−7に沿った断面図である。互いに90度をなすように 設けられかつマルチプレクサ選択弁136のスプール132の内部構造に入力さ れる2つの入力信号(「ON/OFF1」、「ON/OFF2)184、188 を表している。 第8図は、第3図の線8−8に沿った断面図であり、選択弁136のスプール 132の回転しないような構造となっていることを表しており、このような構造 によって、スプール132の窓と弁136の外側スリーブ146との角度のタイ ミングも達成されている。第8図はまた、低圧油圧流体戻りシンク(「PLO」 )172を表している。このシンクによって、選択弁136内の任意の油圧パス の高圧の油圧流体168が他の油圧パスに短絡することが防止される。 第9図は、第3図及び第12図の直線9−9に沿った断面図であり、ピストン の2つの出力236及び237のうち1つを介して選択弁136のスプール13 2のピストン部分を出すマルチプレクサ選択弁への2つの油圧入力信号184及 び188の1つを表している。 第10図は、第3図及び第12図の線10−10に沿った断面であり、低圧の 油圧流体戻り環状空隙240を表している。燃料/空気アクチュエータ弁148 からの低圧の油圧流体172は、この環状空隙240に流れ込む。この低圧の油 圧流体172は、第8図に例示された低圧の油圧流体に、第9図のクロススロッ ト239を介して接続されている。 第12図は、マルチプレクサ選択弁136の直線上に配置された出力ポートの 2つの集合140及び144を表している。この図は更に、出力ポート140及 び144をピストンの出力236及び237に接続する流体パス228をも表し ている。 第11図は、本発明の油圧制御ネットワーク100と共に用いられている燃料 /空気アクチュエータ弁148の具体例をより詳しく表している。この燃料/空 気アクチュエータ弁148は1つの例であり、他の形式の2位置ラッチング燃料 /空気アクチュエータ弁148が、本発明に用いられてもよいことは、理解され なければならない。アクチュエータ弁148は、高圧若しくは低圧の油圧流体ま たは空気の、対応するアクチュエータ152への供給を制御する。このような制 御によって、スプール216の燃料/空気アクチュエータ弁148の本体の中で の直線的な動きが達成される。上述されたように、このスプール216は、マル チプレクサ選択弁136からスプールの端部に供給された流体の圧力に応じて、 2つの端部の間を直線的に移動する。このアクチュエータ弁148は更にスプー ル216をその2つの位置の選択された位置に付勢し若しくはプレロードし、油 圧流体の圧力によってバルブ148をもう一方の位置にラッチするためのばね2 20をも含んでいてもよい。 本発明の制御装置100の一部の他の実施例では、フェールセーフ機構が設け られている。第13図は、第3図に例示されたものと同様にマルチプレクサ選択 弁136の他の実施例を表している。しかし、第13図の弁136は、最も左側 に設けられた油圧ライン212−215(弁136のスリーブ146から延在す るラインの各集合の)を接続する2つの油圧ライン250及び254をも有する 。油圧ライン250及び254の各々は更に対応する入力ライン184及び18 8が接続された弁本体232に接続されている。更に、第14図は、弁のスプー ル132 の内部の構造を表している。第10図と比較すると、環状空隙240が取り除か れ、代わりにライン212から251の接続された弁のスプール132の長手方 向に配列された溝258及び262が設けられている。その結果、油圧ライン2 50は弁136の上側に設けられたライン212−215のうちの選択された1 つのラインに接続され、一方油圧ライン254は、弁136の下側に設けられた ライン212−215のうちの選択されたラインと接続される。 動作中、電子制御部104の故障が生じた場合、第1の圧力弁116は公知の 機械的な付勢機構、例えば、ばね等を有するので、この付勢機構によってライン 160の油圧流体が弁116のスプール164を完全に左側に付勢する。これに よって、高圧の油圧流体168(ライン128の)及び低圧の油圧流体172( ライン124の)が、マルチプレクサ選択弁136のスプール142を左側に付 勢する。これによって、弁136のフェールセーフ位置が達成される。更に、第 2の油圧弁120は、同様の付勢機構を有し、この付勢機構によって第15図に 例示されているように弁120のスプール192が右側に付勢される。これによ って、高圧の油圧流体168(ライン184の)と、低圧の油圧流体172(ラ イン188の)が供給される。その結果、各アクチュエータ弁148のスプール 216の一方の側には高圧の油圧流体168が供給され、各スプール216のも う一方の側には低圧の油圧流体172が供給される。これによって、各アクチュ エータ弁148が「フェールセーフ」位置に移動される。 本発明の他の特徴は、マルチプレクサ選択弁136のスプール132を非同期 的に若しくは同期的に移動させる場合に、電子制御部104が、LVDT176 からの信号180及び204のみでなく、センサ150からの信号153にも応 答するということである。これによって、スプ ール132は、停止することなく「回転」し、同期して2つ若しくはそれ以上の 位置を選択するように動作する。若しくは、スプール132は非同期的動作の間 選択された位置に止まる。 これまで、本発明は、「2×12」の配列として設けられたアクチュエータ弁 148に用いられるものとして説明されてきた。しかしながら、本発明はそのよ うな配列に限定されるものではない。1つ若しくは複数のアクチュエータ弁14 8が一列に並べられていてもよい、代わりに、より広い技術的範囲内にある本発 明は、2つ以上の列に配列された弁148を用いるものであってもよい。選択弁 136と油圧弁116及び120の構造は、本発明の技術分野の当業者には明ら かである。例えば、「4×8」の配列は、各々の列が4個のバルブを有する4つ の列として配列されて、合計で16個のアクチュエータ弁148からなる。選択 弁136は、出力140及び144の各列がスリーブ146に90度隔てられて 設けられるような構造とされる。弁への4つの入力184及び188は、2個の 3位置油圧弁120を用いるものである。 本発明の技術的視点を逸脱することなく明らかな構造的な変形が行われること は当業者には明らかである。従って、本発明の技術的範囲を定義するためには、 これまでの説明ではなく、添付の請求の範囲に基づかなければならない。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1996年10月29日 【補正内容】 るアクチュエータの位置に変換される。 1つの油圧式アクチュエータ弁と、アクチュエータにのみ専用に用いられてい る1つのトルクモータとを用いることの主な問題点は、航空機のジェットエンジ ンに必要な油圧式アクチュエータの個数が増加した場合に、対応するトルクモー タとアクチュエータ弁との個数もまた増加するということである。これによって 、制御装置全体の製造コストと重量とが増加することになる。 即ち、従来技術においては、複数の油圧式または空気式アクチュエータと対応 するアクチュエータとを、1つのトルクモータで占有して用いるという試みも知 られていた。このようなマルチプレクス形式は、従来技術の多数の様々な方法の 主目的であった。このようなマルチプレクス形式の装置における共通した要件は 、十分な流速の油圧流体が各々のアクチュエータ弁に供給されなければならない ということである。 従来技術では幾つかのマルチプレクサ方式が知られている。そのうちの1つの 方法は、複数のアクチュエータ弁と、対応するアクチュエータとに対してマルチ プレクス化された単一のパイロット弁を用いるものである。このパイロット弁の スプールは、スプールの異なる角度位置に設 けられた複数の出力ポートに対してマルチプレクス化されている。しかしながら 、この方法は、アクチュエータ弁への流量が減少することにより大きく影響され る。 回転型のマルチプレタス弁の他には、そのスプールが直線的に移動して、入力 を複数の出力のうちの1つに接続するマルチプレクサ弁を用いる方法が知られて いる。そのような装置の例は、米国特許第A5,048,394号に開示されて おり、ここでは、トルクモータと弁との1つの組み合わせによって、マルチプレ クサとして働く油圧弁が制御されている。このマルチプレクサは、単一の入力を 複数の出力に接続する。 制御システムは通常電気回路により構成されているので、トルクモータに対す る制御システムが故障した場合、アクチュエ ータ弁とアクチュエータの位置を制御するための手段が存在しない。1つの若し くは複数のアクチュエータ弁とアクチュエータとが、航空機のジェットエンジン 用のエンジンブリーダーを制御するために専用に用いられている場合、油圧式/ 空気式アクチュエータ弁に対する「フェールセーフ」状態が欠如していることに より、潜在的な危険な状況が生み出されることになりかねない。 従来技術のマルチプレクサ制御システムの他の具体例は、米国特許第A4,9 13,032号と米国特許第A5,088,383号に開示されている。 本発明の目的は、電子制御装置が故障した場合に各アクチュ エータ弁の位置を「フェールセーフ」位置に調節できるマルチプレクス油圧制御 装置を提供することである。 これらの目的を達成するために、本発明に基づく流体制御システムが提供され 、この流体制御システムは、 (a)第1の予め決められた圧力の第1の流体と、 (b)第2の予め決められた圧力の第2の流体と、 (c)前記第1及び第2の流体と選択的に接続される入力ポートを有し、かつ複 数の別個の物理的な位置の間を移動するマルチプレクサ選択弁であって、前記物 理的位置の各々が、複数の選択弁の出力ポートの位置の選択された出力ポートに 対応し、前記マルチプレクサ選択弁が、前記マルチプレクサ選択弁の入力ポート に選択的に接続された前記第1及び第2の流体を、前記複数のマルチプレクサ選 択弁の出力ポートのうちの選択された出力ポートに供給するように動作する、マ ルチプレクサ選択弁と、 (d)前記マルチプレクサ選択弁を前記複数の選択弁の出力ポートの間で移動さ せる移動手段と、 (e)複数のアクチュエータ弁であって、前記アクチュエータ弁の各々が、前記 複数のマルチプレクサ選択弁の出力ポートの少なくとも1つの出力ポートに対応 し、前記アクチュエータ弁の各々が前記第1の流体が供給されることによって2 つの位置の間を移動する、前記複数のアクチュエータ弁と、 (f)選択された1つ若しくは複数の前記アクチュエータ弁に供給されるべき前 記第1の流体を選択し、前記選択された1つ若しくは複数の前記アクチュエータ 弁を移動させる、選択手段とを有し、 前記移動手段が前記マルチプレクサ選択弁をフェールセーフ位置へ移動させる ように動作し、前記マルチプレクサ選択弁が、前記フェールセ ーフ位置にある時、前記複数のアクチュエータ弁の各々に前記第1の流体を供給 するように動作することを特徴とする。 マルチプレクス化されたシステムにおける共通の要件は、十分な流量の流体が 、各アクチュエータ弁に供給されなければならないということである。この要件 によって、あるマルチプレクス化されたシステムでは、マルチプレクサ、例えば 、パイロット弁若しくはスプール弁が欠如していることにより、適正な流量の流 体をアクチュエータ弁に供給するための信頼性が低い原因となっている。この問 題点は、スプールなどの弁の移動可能要素の動く範囲全体に亘ってその位置が移 動するアクチュエータ弁を用いることによる。この「アナログ」型の連続的に変 調するアクチュエータ弁では、スプールを移動させる場合とスプールを一定の位 置に保持する場合の両方においてスプールの両側に供給される比較的高い圧力の 油圧流体が必要とされる。 米国特許第A5,048,994号明細書では、上述されたように、その出力 はアナログ型の連続的に変調するアクチュエータ弁の出力となっている。即ち、 これらの弁はその最も近い最後の位置に保持する場合においてさえも、弁のスプ ールに高い圧力の流体を供給することによって定期的に更新されなければならな い。上記米国特許第A5,048,394号明細書では、制御システム全体に対 して更にオシレータ弁を用いることにより同期的な方法でこの定期的な更新を行 う発明が開示されている。このオシレータ弁は、マルチプレクサ油圧弁のスプー ルを直線的に前後に駆動するものである。 このような形式のシステムでの問題点の一つとして、アクチュエータ弁の全体 の位置を定期的に更新しなければならないことによって、トルクモータの疲労故 障が生ずる可能性が高まり、従ってトルクモータの耐用年数が減少し、若しくは オシレータ弁の一定の運動によって弁が磨耗 するということがある。更に、アクチュエータ弁を適正な位置に保つために、マ ルチプレクサ油圧弁のタイミング及び応答が重要であり、従って注意深く制御さ れなければならない。 この問題を解消するために、本発明の実施例では、マルチプレクス流体制御装 置において、2位置「ラッチング」アクチュエータ弁が用いられており、このラ ッチングアクチュエータ弁はその位置を保つために流体で連続して更新される必 要がなく、従ってより簡単な非同期的な制御方法が可能となり、これによりシス テムの構成要素の耐用年数が延長され、従来の装置では必要とされた油圧弁のタ イミング及び応答の重要性が解消される。発明の開示 好適な実施例では、航空機のジェットエンジン用のエンジン制御装置が電子的 に構成されており、一対のトルクモータに命令信号を供給している。第1のトル クモータは、3位置油圧式弁と共に動作する。第2のトルクモータは、第2の油 圧式弁と共に動作し、マルチプレクサ選択弁のスプールの直線上の位置を制御す る。このマルチプレクサ選択弁は、そのスプールが12個の異なる位置の間を直 線的に移動する2×12弁からなる。これら12個の位置の各々では、2つの高 圧流体信号が、一対の2位置「オン/オフ」ラッチ油圧式制御燃料及び/または 空気アクチュエータ弁に供給される。各アクチュエータ弁は、これら弁を「オン 」するための高圧流体信号と、これらの弁を「オフ」とするめのもう1つ の高圧流体信号とを必要とする。即ち、本発明の好適な実施例では、合計で12 個のアクチュエータ弁が制御される。マルチプレクサ選択弁のスプールの位置は 、線形可変作動トランスデューサ(LVBD)を介して電子制御回路にフィード バックされる。 動作中に、マルチプレクサ選択弁のスプールは、第2トルクモータと、第2ト ルクモータと関連する「ヌル」位置にある油圧式弁とによって移動される。選択 弁が移動中に、低圧の油圧流体が、12個の燃料/空気アクチュエータ弁の全て に供給される。マルチプレクサ選択弁のスプールが新たな所望の位置に達すると 、電子制御部は、3位置油圧式弁に対して第1のストップまで飽和させ、従って 一対の制御ポートの一方に高圧の油圧流体を供給し、もう一方の制御ポートに低 圧の油圧流体を供給する。その制御ポートに高圧の油圧流体が供給された燃料/ 空気アクチュエータ弁は、その2つの位置の間を移動する。アクチュエータ弁が 右側に移動した時、高圧の流体はアクチュエータ弁のランドを通ってアクチュエ ータ弁のピストンの一方の側に供給され、弁をその所定の位置に油圧式にラッチ する。アクチュエータ弁が左に移動した時、アクチュエータ弁をラッチしていた 高い圧力のポートが閉じ、弁の位置をバネが保持する。このようにして、アクチ ュエータ弁は、3位置油圧式弁からの圧力信号によってアクチュエータ弁が移動 され、かつ高圧流体信号が除去された後に、アクチュエータ弁は所定の位置にラ ッチされる。 燃料/空気アクチュエータ弁を同様のマルチプレクサ選択弁の位置の第2の制 御ポートに移動させたい場合、電子的制御部は、3位置油圧式弁に、第2のスト ップまで飽和させる命令を与える。これによって、高圧の流体がこの燃料/空気 アクチュエータ弁に供給され、移動が行われる。 本出願の流体制御システムのその他の有利な特徴は、添付の請求の範 囲に定義されている。図面の簡単な説明 第1図は、本発明のマルチプレクサ油圧式制御ネットワークの一部が模式的に 表された部分断面ブロック図である。 第2図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成する3位置油圧弁の一部が 模式的に表された部分断面ブロック図である。 第3図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成するマルチプレクサ選択弁 の部分断面模式図である。 第4図から第10図は、第3図及び第12図の対応する線に沿って表された第 3図のマルチプレクサ選択弁の各断面図である。 第11図は、第1図の制御ネットワークの一部を構成する燃料/空気アクチュ エータ弁の部分断面ブロック図である。 第12図は、第3図のマルチプレクサ選択弁の外側スリーブの丸められていな い状態の斜視図である。 第13図は、第3図のマルチプレタサ選択弁の他の実施例の部分断面ブロック 図である。 第14図は、第13図の線14−14に沿った第13図のマルチプレクサ選択 弁の断面図である。 第15図は、フェールセーフ位置にある第2図の3位置油圧式弁の一部の部分 断面ブロック図である。 本発明に基づくフェール・セーフの構成は、第13図、第14図、及び第15 図の実施例のみを参照して説明されていることが注目される。発明を実施するための最良の形態 図面を参照しながら、ラッチアクチュエータ弁を備えたマルチプレクス油圧式 制御ネットワークの好適な実施例が参照符号105を付されて例示されている。 この制御ネットワーク100は、一対のトルクモータ108及び112に信号を 供給する電予制御部104を有し、この一対のトルクモータ108及び112は 、一対の対応する油圧式弁116及 び120を介して油圧流体の流れを制御する。第1の油圧弁116は、マルチプ レクサ選択弁136のスプール132の端部に接続された2つ する。油圧弁116は、高圧の油圧流体168若しくは低圧の油圧流体172の 何れかを、マルチプレクサ選択弁136のスプール132の対応する端部に接続 された一対の油圧ライン124及び128に供給する。流体の圧力は、油圧ライ ン124及び128を介して高いPHI168若しくは低い圧力PLO172の何れ かを供給するときに、スプール164の位置、即ち、スプールの「ランド」に応 じて選択される。選択弁136のスプール132は、線形可変作動トランスデュ ーサ(LVDT)176によってその位置が検出され、このLVDTによって信 号線180を介して電子制御部104に信号が供給される。この信号は、マルチ プレクサ選択弁136のスプール132の直線上の位置を表すものである。 第3図から第10図、及び第12図により詳細に例示されたマルチプレクサ選 択弁136は、一対の入力ポート184及び188を選択弁136のスリーブ1 46に設けられた複数の出力ポート140及び144のうちの選択された対応す る一対の出力ポートに接続するように直線的に動作するスプール132を有する 。本発明の好適な実施例では、マルチプレクサ選択弁136のスリーブ146は 各々が12個の出力ポートを有する2つの集合140及び144として配列され た24個の出力ポートを有する。この選択弁136は、ポート184からの第1 の油圧式入力信号を、第1の信号140から選択された12個の出力ポートの1 つに接続する。更に、マルチプレクサ選択弁136は、ポート188からの第2 の油圧入力信号を、第2の集合144から選択された12個の出力ポートのうち の1つに接続する。 マルチプレクサ選択弁の一対の油圧入力信号は、第2の油圧弁120から供給 されている。この弁120は、高圧の若しくは低圧の油圧流体によって3つの異 なる位置の間を位置制御される直線的に移動するスプール192を有する。油圧 流体の制御は、第2のトルクモ ータ112を用いてフラッパ弁若しくはジェットパイプ弁196の何れかを磁界 で変位させることによって行われる。このトルクモータ112は、電子制御部1 04からの電子信号によって制御される。油圧弁120のスプール119の直線 上の位置は、第2のLVDT200によって検出され、この直線状の位置を表す 信号が信号線204を介して電子制御部104に供給される。 第2図は、より詳細に表された第2油圧弁120の「アンダーラップされた」 スプール192を表している。このスプール192は3つの異なる位置の間を直 線上に移動する。第1の位置が第2図に例示されており、この第1の位置では低 圧(PLO)の油圧流体172は、マルチプレクサ選択弁136の入力として供給 されている両方の油圧信号線184α及び188α(「ON/OFF1」、「O N−OFF2」)に供給されている。この位置は、弁のスプール192の「ヌル 」位置と呼ばれている。代わりに、2つの入力信号線184α及び188αの油 圧流体が、油圧弁120のスプール192を通り低圧油圧シンク(PLO)17 2に供給されていてもよい。 油圧弁120のスプール192の第2の位置は、電子制御部104が、スプー ル192に対して右手側停止位置に達するように完全に右側に配置される命令を 与えるものである。この時、スプール192の4個のランド208は、高圧(PHI )の油圧流体168がマルチプレクサ選択弁の第1の入力ポート(「ON−O FF1」)184に供給され、同時に低圧(PLO)の油圧流体172がマルチプ レクサ選択弁の第2の入力ポート(「ON−OFF2」)188に供給されるよ うな位置に配置されている。第13図から第15図に例示された他の実施例に関 して以下により詳しく説明されるように、スプール192のこの右手側位置は、 「フェールセーフ」位置、即ち電子制御部104(第15図)の故障が発生 した時に弁が機 制御部104は、位置のトルクモータ108に対して、マルチプレクサ選択弁1 36のスプール132の両端に、油圧ライン124及び128を介して適切な圧 力の油圧流体を供給させる命令を与える。これによって、スプール132が直線 的に移動し、2つの油圧入力ポート184及び188の一方を、出力ポートの2 つの集合140及び144のうちの1つの集合の12個の出力のうちの1つの出 力に接続する。更に、電子制御部104は、第2のトルクモータ112に対し、 そのヌル位置であるオフ状態に第2の油圧弁120のスプール192を直線的に 移動させ、高圧の油圧流体168を、マルチプレクサ選択弁136の2つの入力 ポート184及び188のうちの選択された1つのポートに供給する。次に、こ の高圧の油圧流体168は、選択弁136を介して、弁のスリーブ146に設け られた出力ポート144及び140のうちの選択された1つのポートに供給され 、また接続された油圧ライン212から215のうちの1つを介して選択された 燃料/空気アクチュエータベン148のスプール216の一方の端部に供給され る。例えば、第1図に詳しく例示されたアクチュエータ弁148のスプール21 6を右側に移動することが望まれる場合、高圧の油圧流体168がライン212 に供給される。この高圧の油圧流体168によって、選択された燃料/空気アク チュエータベン148のスプール216は右側に移動し、これにより、その燃料 /空気アクチュエータ弁148のスプール216の出力に接続されたアクチュエ ータ152の位置が変更される。 選択されたアクチュエータ弁148が右側に移動した時、高圧の油圧流体16 8は、アクチュエータ弁のランド217(第11図)を介して、アクチュエータ 弁のピストン219の一方の側に供給され、油圧力によってこの弁をこの位置に 固定する。アクチュエータ弁148が左側に移動した時(第11図に例示されて いるように)、高圧の圧力ポート16 9(アクチュエータ弁148をラッチしている)が閉じられ、ばね220が弁を この位置に固定する。このようにして、アクチュエータ弁148は、アクチュエ ータ弁148が3位置油圧弁230からの第213の高圧の油圧信号によって移 動され、つぎに高圧流体168が除去されると、所定の位置にラッチされる。 同じ燃料/空気アクチュエータ弁148のスプール216を第2の位置に移動 させることが望まれる場合(即ち左側に移動させることが望まれる場合)、電子 制御部104は、第1のトルクモータ108と対応する油圧弁116に対して、 マルチプレクサ選択弁136のスプール132を特定の燃料/空気アクチュエー タ弁148に対応する第2の出力ポート140及び144へ直線的に移動させる 命令を与えなければならない。この時、高圧の油圧流体168が、第2のトルク モータ112及び油圧弁120によって選択され、選択弁136と、ライン21 3のこの出力ポート140及び144とを介して、燃料/空気アクチュエータ弁 148のスプール216の他方の側へ供給される。任意の燃料/空気アクチュエ ータ弁148のスプール216を移動させるためには、高圧の油圧流体168が スプール216の一方の側に供給され、同時に低圧の油圧流体172がスプール 216の他方の側に供給されることは容易に理解される。選択された燃料/空気 アクチュエータ弁148のスプール216がその動きを終了した時、電子制御部 104は、第2のトルクモータ112と油圧弁120とに、ヌル位置に配置する 命令を与え、これにより、低圧の油圧流体172をマルチプレクサ選択弁136 の2つの入力ポート184及び188に供給し、従って、各燃料/空気アクチュ エータ弁148のスプール116の両側に低圧の油圧流体172が供給される。 一方、マルチプレクサ選択弁136の12個の出力ポートの第2の集 つために周期的に更新される必要はない。 第3図には、マルチプレクサ選択弁136がより詳しく表されており、第4図 から第10図には、第3図及び第12図の適切な線にそって描かれた様々な断面 図が表されている。第12図は、スリーブ146に設けられた各出力ポート14 0及び144をスプール132の対応する出力236及び237に接続する弁の スリーブ146内に設けられた油圧ライン288に沿った、マルチプレクサ選択 弁136の外側スリーブ146の「丸められていない」図を表している。 第3図は、2入力油圧ポート184及び188を、弁136のスリーブ146 に設けられた24個の出力ポート140及び144のうちの選択された1つのポ ートに接続するように働く弁136の直線的に移動するスプール132をより詳 しく表している。これらの2つの入力ポート184及び188は、この第3図に おいては図面にを明瞭にするために180度だけ互いに離れて描かれている。し かし、実際には第7図に描かれているように、これら2つの入力ラインは互いに 90度だけ離れて設けられている。スリーブ146に設けられた24個の出力ポ ートは、各々が12個のポートからなる2つの集合140及び144として配列 されている。選択弁136のスリーブ146は、円筒形の形状を有し、12個の 出力ポートからなる各集合140及び144は、各々が選択弁のスリーブ146 の円筒形の外周面に互いに180度離れて設けられた2つの集合140及び14 4として直線的に配列されている。第3図はまた、電子制御部104に電気信号 を供給するLVDTフィードバック装置176を表しており、この電気信号はス プール132の直線上の位置を表すものである。この信号によって、電子制御部 104は選択バルブ136のスプール132を適切に位置決めすることができる 。 第4図、第5図、及び第6図は、各々、第3図の線4−4、5−5、及び6− 6に沿った断面図であり、マルチプレクサ選択弁136のスプール132の内部 構造の油圧流体を平衡させる溝及び貫通孔を表している。このような構造によっ て、バルブの一方の側の圧力とバルブのもう一方の側の圧力とが平衡し、従って バルブの片側に大きな負荷がかかることが防止される。 第7図は第3図の線7−7に沿った断面図である。互いに90度をなすように 設けられかつマルチプレクサ選択弁136のスプール132の内部構造に入力さ れる2つの入力信号(「ON/OFF1」、「ON/OFF2)を表している。 第8図は、第3図の線8−8に沿った断面図であり、選択弁136のスプール 132の回転しないような構造となっていることを表しており、このような構造 によって、スプール132の窓と弁136の外側スリーブ146との角度のタイ ミングも達成されている。第8図はまた、低圧油圧流体戻りシンク(「PLO」 )172を表している。このシンクによって、選択弁136内の任意の油圧パス の高圧の油圧流体168が他の油圧パスに短絡することが防止される。 第9図は、第3図及び第12図の直線9−9に沿った断面図であり、ピストン の2つの出力236及び237のうち1つを介して選択弁136のスプール13 2のピストン部分を出すマルチプレクサ選択弁への2つの油圧入力信号184及 び188の1つを表している。 第10図は、第3図及び第12図の線10−10に沿った断面であり、低圧の 油圧流体戻り環状空隙240を表している。燃料/空気アクチュエータ弁148 からの低圧の油圧流体172は、この環状空隙240に流れ込む。この低圧の油 圧流体172は、第8図に例示された低圧の油圧流体に、第9図のクロススロッ ト239を介して接続されている。 第12図は、マルチプレクサ選択弁136の直線上に配置された出力ポートの 2つの集合140及び144を表している。この図は更に、出力ポート140及 び144をピストンの出力236及び237に接続する流体パス228をも表し ている。 第11図は、本発明の油圧制御ネットワーク100と共に用いられている燃料 /空気アクチュエータ弁148の具体例をより詳しく表している。この燃料/空 気アクチュエータ弁148は1つの例であり、他の形式の2位置ラッチング燃料 /空気アクチュエータ弁148が、本発明に用いられてもよいことは、理解され なければならない。アクチュエータ弁148は、高圧若しくは低圧の油圧流体ま たは空気の、対応するアクチュエータ152への供給を制御する。このような制 御によって、スプール216の燃料/空気アクチュエータ弁148の本体の中で の直線的な動きが達成される。上述されたように、このスプール216は、マル チプレクサ選択弁136からスプールの端部に供給された流体の圧力に応じて、 2つの端部の間を直線的に移動する。このアクチュエータ弁148は更にスプー ル216をその2つの位置の選択された位置に付勢し若しくはプレロードし、油 圧流体の圧力によってバルブ148をもう一方の位置にラッチするためのばね2 20をも含んでいてもよい。 本発明の制御装置100の一部の他の実施例では、フェールセーフ機構が設け られている。第13図は、第3図に例示されたものと同様にマルチプレクサ選択 弁136の他の実施例を表している。しかし、第13図の弁136は、最も左側 に設けられた油圧ライン212−215(弁136のスリーブ146から延在す るラインの各集合の)を接続する2つの油圧ライン250及び254をも有する 。油圧ライン250及び254の各々は更に対応する入力ポート184及び18 8が接続された弁本体232に接続されている。更に、第14図は、弁のスプー ル132 ール132は、停止することなく「回転」し、同期して2つ若しくはそれ以上の 位置を選択するように動作する。若しくは、スプール132は非同期的動作の間 選択された位置に止まる。 これまで、本発明は、「2×12」の配列として設けられたアクチュエータ弁 148に用いられるものとして説明されてきた。しかしながら、本発明はそのよ うな配列に限定されるものではない。1つ若しくは複数のアクチュエータ弁14 8が一列に並べられていてもよい、代わりに、より広い技術的範囲内にある本発 明は、2つ以上の列に配列された弁148を用いるものであってもよい。選択弁 136と油圧弁116及び120の構造は、本発明の技術分野の当業者には明ら かである。例えば、「4×8」の配列は、各々の列が4個のバルブを有する4つ の列として配列されて、合計で16個のアクチュエータ弁148からなる。選択 弁136は、出力140及び144の各列がスリーブ146に90度隔てられて 設けられるような構造とされる。弁への4つの入力ポート184及び188は、 2個の3位置油圧弁120を用いるものである。 本発明の技術的視点を逸脱することなく明らかな構造的な変形が行われること は当業者には明らかである。従って、本発明の技術的範囲を定義するためには、 これまでの説明ではなく、添付の請求の範囲に基づかなければならない。請求の範囲 1.流体制御システムであって、 (a)第1の予め決められた圧力の第1の流体(168)と、 (b)第2の予め決められた圧力の第2の流体(172)と、 (c)前記第1及び第2の流体(168、172)と選択的に接続される入力ポ ート(184)を有し、かつ複数の別個の物理的な位置の間を移動するマルチプ レクサ選択弁(136)であって、前記物理的な位置の各々は、複数の選択弁の 出力ポート(140)のうちの選択された1つの出力ポートに対応し、前記マル チプレクサ選択弁(136)は、前記マルチプレクサ選択弁の入力ポート(18 4)に選択的に接続された前記第1及び第2の流体(168、172)を、前記 マルチプレクサ選択弁の複数の出力ポート(140、144)のうちの選択され た出力ポートに接続するように動作する、前記マルチプレクサ選択弁(136) と、 (d)前記マルチプレクサ選択弁(136)を前記選択弁の前記複数の出力ポー ト(140、144)の間に移動させる移動手段と、 (e)複数のアクチュエータ弁(148)であって、前記アクチュエータ弁(1 48)の各々が、前記マルチプレクサ選択弁の前記複数の出力ポート(140、 144)の少なくとも1つの対応する出力ポートに接続されており、前記アクチ ュエータ弁(148)の各々が、前記第1流体を供給されることによって2つの 位置の間を移動する、複数のアクチュエータ弁(148)と、 (f)前記選択された1つ若しくは複数のアクチュエータ弁(148)を移動さ せるべく、前記アクチュエータ弁(148)の選択された1つ若しくは複数のア クチュエータ弁に供給される前記第1の流体(168)を選択する選択手段とを 有し、 前記移動手段は、前記マルチプレクサ選択弁(136)をフェールセーフ位置 へ移動させるように動作し、前記マルチプレクサ選択弁は(136)、前記マル チプレクサ選択弁(136)の前記フェールセーフ位置に配置された時、前記第 1の流体(168)を前記複数のアクチュエータ弁(148)の各々に供給する ように動作することを特徴とする流体制御システム。 2.前記マルチプレクサ選択弁(136)を移動させる前記移動手段が、トルタ モータ(108)と、油圧弁(116)とを有することを特徴とする請求項1に 記載の制御システム。 3.前記選択手段が、トルクモータ(112)と、油圧弁(120)とを有する ことを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 4.前記第1の流体(168)が油圧流体からなり、前記第2の流体(172) が油圧流体からなり、 前記第1の油圧流体(168)の前記第1の予め決められた圧力が、前記第2 の油圧流体(172)の前記第2の予め決められた圧力よりも高いことを特徴と する請求項1に記載の制御システム。 5.前記マルチプレクサ選択弁(136)が、前記選択弁の前記複数の出力ポー ト(140)の間を直線的に移動する移動可能要素(132)を含むことを特徴 とする請求項1に記載の制御システム。 6.前記移動可能要素(132)がスプールからなることを特徴とする請求項5 に記載の制御システム。 7.前記選択弁の出力ポート(140)のうちの少なくとも1つの出力ポートが 、前記マルチプレクサ選択弁(136)の前記複数の別個の物理的な位置から選 択された所定の個数の物理的な位置の各々に配置されることを特徴とする請求項 1に記載の制御システム。 8.前記第2の流体(172)を前記アクチュエータ弁(148)に選 択的に供給することにより、前記2つの位置のうちの何れか一方の位置に配置さ れた前記アクチュエータ弁(148)の各々を保持する保持手段を含むことを特 徴とする請求項1に記載の制御システム。 9.前記保持手段が、予め決められた圧力の第3の油圧流体(168)を有する ことを特徴とする請求項8に記載の制御システム。 10.前記保持手段が、予め決められた値の力を与えるための機械力手段(22 0)を有することを特徴とする請求項8に記載の制御システム。 11.前記複数のマルチプレクサ選択弁の出力ポート(140、144)の各々 の出力ポートが、任意の順序で選択されることを特徴とする請求項1乃至10の 何れかに記載の制御システム。 12.前記アクチュエータ手段(148)が、2位置ラッチ弁からなることを特 徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の制御システム。 13.前記マルチプレクサ選択弁(136)が、前記第1及び第2の流体(16 8、172)に選択的に接続される第2の入力ポート(188)を有することを 特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の制御システム。 14.前記選択手段は、ヌル位置と、前記第1の流体(168)が前記入力ポー ト(184、188)の一方に供給される第1の停止位置と、前記第1の流体( 168)が前記入力ポートの他方の入力ポートに供給される第2の停止位置とを 有する3位置弁(120)を有することを特徴とする請求項13に記載の制御シ ステム。 15.前記3位置弁(120)が、前記停止位置の何れか一方に機械的に付勢さ れていることを特徴とする請求項14に記載の制御システム。 16.前記マルチプレクサ選択弁(136)が、前記複数の出力ポート(140 、144)から選択された第1及び第2の出力ポートに、前記入力ポート(18 4、188)を接続するように動作することを特徴と する請求項13に記載の制御システム。 17.前記アクチュエータ弁(148)の各々が、前記複数の出力ボート(14 0、144)の一対の出力ポートに対応する一対の流体ライン(212−215 )を有することを特徴とする請求項16に記載の制御システム。 18.前記移動手段の前記油圧弁(116)が、前記マルチプレクサ選択手段( 136)を前記フェールセーフ位置へ移動させる方向に機械的に付勢されている ことを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 【図1】 【図2】 【図3】 【図4】 【図5】 【図6】 【図7】 【図8】 【図9】 【図10】 【図11】 【図13】 【図14】 【図15】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンツレウィッツ、デイビッド・ティー アメリカ合衆国コネチカット州06067・ロ ッキーヒル・ウッドフィールドクロッシン グ 241 (72)発明者 ダイヤー、ジェラルド・ピー アメリカ合衆国コネチカット州06082・エ ンフィールド・キンバリードライブ 53 【要約の続き】 置に遅れなく移動させることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.流体制御システムであって、 (a)第1の予め決められた圧力の第1の流体と、 (b)前記第1の流体に選択的に接続される入力ポートを有しかつ複数の別個 の物理的位置の間を移動するマルチプレクサ選択弁であって、前記複数の物理的 位置の各々が、前記選択弁の複数の出力ポートのうちの選択された出力ポートに 対応し、前記選択弁が、前記出力ポートに選択的に接続された前記第1の流体を 、前記選択弁の前記複数の出力ポートのうちの前記選択された出力ポートに接続 する、前記マルチプレクサ選択弁と、 (c)前記選択弁を、前記選択弁の前記複数の出力ポートの間で移動させる移 動手段と、 (d)複数のアクチュエータ弁であって、前記アクチュエータ弁の各々は、前 記選択弁の前記複数の出力ポートの対応する1つ若しくは複数の前記出力ポート に接続され、前記アクチュエータ弁の各々は、前記第1の流体を供給することに よって2つの位置の間を移動する、前記複数のアクチュエータ弁とを有すること を特徴とする流体制御システム。 2.第2の予め決められた圧力の第2の流体を更に有することを特徴とする請求 項1に記載のシステム。 3.予め決められた時間に亘って選択された前記1つ若しくは複数のアクチュエ ータ弁に供給されるべき前記第1の流体を選択し、前記選択された1つ若しくは 複数のアクチュエータ弁を作動させる選択手段を更に有することを特徴とする請 求項2に記載のシステム。 4.前記選択弁を移動させる前記移動手段が、第1のトルクモータと、第1の油 圧弁とを有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。 5.前記選択手段が、第2のトルクモータと、第2の油圧弁とを有する ことを特徴とする請求項3に記載のシステム。 6.前記第1の流体が油圧流体からなり、前記第2の流体が油圧流体からなり、 前記第1の油圧流体の前記予め決められた第1の圧力が、前記第2の油圧流体 の前記予め決められた第2の圧力よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載 のシステム。 7.前記マルチプレクサ選択弁が、前記複数の選択弁の出力ポートの間で直線上 に移動する移動可能要素を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 8.前記移動可能要素がスプールからなることを特徴とする請求項7に記載のシ ステム。 9.前記選択弁の1つ若しくは複数の出力ポートが、前記マルチプレクサ選択弁 の前記複数の別個の物理的位置の選択された物理的位置の各々に配置されている ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 10.前記選択弁を移動させる前記移動手段が、前記選択弁をフェールセーフ位 置へ移動させるべく動作し、 前記選択弁が、前記フェールセーフ位置にある時、前記選択弁は前記第1の流 体を前記複数のアクチュエータ弁の各々に供給するように動作することを特徴と する請求項3に記載のシステム。 11.油圧制御システムであって、 (a)第1の圧力の第1の油圧流体と、 (b)第2の圧力の第2の油圧流体と、 (c)前記第1の油圧流体若しくは前記第2の油圧流体の何れかに接続される 入力と、複数の選択弁の出力ポートの間を移動しかつ前記第1の油圧流体若しく は前記第2の油圧流体の何れかを前記複数の選択弁の出力ポートのうちの選択さ れた出力ポートに接続する移動可能要素とを 有するマルチプレクサ選択弁と、 (d)複数のアクチュエータ弁であって、前記複数のアクチュエータ弁の各々 が前記複数の選択弁の出力ポートの対応する出力ポートに接続され、前記アクチ ュエータ弁のうちの少なくとも1つが2つの位置の間を移動する、前記複数のア クチュエータ弁とを有することを特徴とする油圧制御システム。 12.前記第1の油圧流体が、前記第2の油圧流体よりも高い圧力を有すること を特徴とする請求項11に記載の制御システム。 13.前記第1の油圧流体の前記圧力が、前記複数の選択弁の出力弁ポートのう ちの前記選択された出力ポートに前記アタチュエータ弁を接続するために移動さ せるべく十分な値であることを特徴とする請求項11に記載のシステム。 14.前記マルチプレクサ選択弁の前記移動可能要素が、前記複数の選択弁の出 力ポートの間を直線上に移動することを特徴とする請求項11に記載のシステム 。 15.少なくとも2つの前記選択弁の出力ポートが、前記マルチプレクサ選択弁 の前記移動可能要素の各々の別個の物理的な位置に配置されることを特徴とする 請求項14に記載のシステム。 16.予め決められた時間に亘って前記アクチュエータ弁の選択された1つ若し くは複数のアクチュエータ弁に供給する前記第1の油圧流体を選択する選択手段 を更に有することを特徴とする請求項11に記載のシステム。 17.前記移動可能要素を前記複数の選択弁の出力ポートの間で移動させるため の移動手段を更に有することを特徴とする請求項11に記載のシステム。 18.前記移動手段が、第1のトルクモータと、第1の油圧弁とを有す ることを特徴とする請求項17に記載のシステム。 19.前記選択手段が、第2のトルクモータと、第2の油圧弁とを有することを 特徴とする請求項16に記載のシステム。 20.対応する油圧アクチュエータを通る油圧流体若しくは空気流体の通路の制 御に応じて変化する複数の可変パラメータを有する航空機のジェットエンジン用 の油圧制御システムであって、 (a)第1の圧力の第1の油圧流体と、 (b)第2の圧力の第2の油圧流体と、 (c)前記第1の油圧流体若しくは前記第2の油圧流体の何れかに接続される 入力と、複数の選択弁の出力ポートの間を直線上に移動しかつ前記第1の油圧流 体若しくは第2の油圧流体の何れかを前記複数の選択弁の出力ポートのうちの選 択された出力ポートに供給する移動可能なスプールとを有するマルチプレクサ選 択弁と、 (b)前記マルチプレクサ選択弁の前記スプールを移動させて前記スプールの 複数の別個の物理的位置のうちの1つの位置を選択する移動手段であって、前記 物理的位置の1つ若しくは複数の物理的な位置が少なくとも2つの前記選択弁の 出力ポートに対応する、前記移動手段と、 (e)複数のアクチュエータ弁であって、前記アクチュエータ弁の各々が前記 複数の選択弁の出力ポートの対応する出力ポートに接続され、前記アクチュエー タ弁の各々が、少なくとも2つの位置の間を移動して、前記アクチュエータ弁を 通る流体の前記通路を制御し、前記アクチュエータ弁を通る前記流体が、前記航 空機のエンジンの前記複数の可変パラメータのうちの1つと対応する、前記複数 のアクチュエータ弁と、 (f)予め決められた時間に亘って前記アクチュエータ弁のうちの選択された 1つ若しくは複数のアクチュエータ弁に供給される前記第1の油圧流体を選択し 、前記アクチュエータ弁を作動させる選択手段とを有 することを特徴とする航空機のジェットエンジン用油圧制御システム。
JP8514057A 1994-10-21 1995-10-15 ラッチング弁を有する油圧式マルチプレクス制御ネットワーク Pending JPH10509231A (ja)

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