(57)【要約】【課題】低圧リリーフ機能、高圧リリーフ機能など複数の機能を１つのバルブで有する多機能リリーフバルブを提供すること。【解決手段】圧油の導入ポート７およびリリーフポート８が形成されたリリーフ室２と、リリーフ室２の一端側に形成された背圧室３と、背圧室３内に移動自在に配置され背圧室３を第１背圧室３ａと第２背圧室３ｂとに区分するピストン４と、第１背圧室３ａ内に配置されリリーフポート８が閉じる方向に付勢する第１バネ５と、第２背圧室３ｂ内に配置されリリーフポート８が閉じる方向にピストン４を付勢する第２バネ６と、第１背圧室３ａに形成されたパイロット圧供給ポート９とを備える多機能リリーフバルブ１である。パイロット圧供給ポート９を介して第１背圧室３ａに導入される圧油によりリリーフ圧を変化させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧油の導入ポートおよびリリーフポートが形成されたリリーフ室と、
前記リリーフ室の一端側に形成された背圧室と、
前記背圧室内に移動自在に配置され、当該背圧室を第１背圧室と第２背圧室とに区分するピストンと、
前記第１背圧室内に配置され、前記リリーフポートが閉じる方向に付勢する第１バネと、
前記第２背圧室内に配置され、前記リリーフポートが閉じる方向に前記ピストンを付勢する第２バネと、
前記第１背圧室に形成されたパイロット圧供給ポートと、
を備え、
前記パイロット圧供給ポートを介して前記第１背圧室に導入される圧油によりリリーフ圧が変化する、多機能リリーフバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の多機能リリーフバルブにおいて、
前記リリーフ室の他端側に配置され、当該リリーフ室内の圧力を手動で開放するためのリリース機構を備えていることを特徴とする、多機能リリーフバルブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多機能リリーフバルブにおいて、
前記リリーフ室と前記第１背圧室との境界部に移動自在に配置され、前記第１バネにより付勢されるリリーフ室仕切り部材を備え、
前記リリーフ室仕切り部材と前記ピストンとが同一軸線上に配置されていることを特徴とする、多機能リリーフバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載の多機能リリーフバルブにおいて、
前記リリーフ室仕切り部材は、
前記リリーフポートを開閉するとともに前記第１バネが当接する大径部と、
前記大径部に対して同心に形成され前記第１バネが挿入される小径部と、
を有し、
前記リリーフ室仕切り部材の小径部と前記ピストンとが同一軸線上で当接可能に配置されていることを特徴とする、多機能リリーフバルブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の多機能リリーフバルブを備えた航空機の非常用油圧源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧油の戻り通路に配置される多機能リリーフバルブに関し、特に、航空機のLocal Backup Hydraulic actuator（ＬＢＨＡ）に組み込まれるのに好適な多機能リリーフバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＢＨＡとは、航空機の機体油圧システムにより駆動される油圧アクチュエータに非常用油圧源ユニットＬＰＵ（Local Pump Unit）を追加したシステムのことをいう。ＬＰＵにより機体油圧システム機能喪失後も油圧アクチュエータの機能を維持することができる。ＬＢＨＡとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。ここで、特許文献１に記載されたＬＢＨＡでは、圧油の戻り通路に、２つのリリーフバルブ（９、１０）と制御バルブ（８）とが配置されている。例えば、リリーフバルブ（９）が低圧リリーフバルブとされ、リリーフバルブ（１０）が高圧リリーフバルブとされる。
【０００３】
リリーフバルブ（９）は、機体油圧システムの正常作動時に低圧リリーフバルブとして機能するバルブである。一方、機体油圧システムが機能喪失すると、制御バルブ（８）によりリリーフバルブ（９）が切り離されるとともに電動の油圧ポンプ（５）が駆動される。このとき、リリーフバルブ（１０）により、閉回路内の作動油流出が防止されるとともに（シャットオフ機能）、作動油の熱膨張による閉回路内の急激な圧力上昇が防止される（サーマルリリーフ機能）。シャットオフ機能とサーマルリリーフ機能とを合わせて高圧リリーフ機能と呼ぶ。
【０００４】
このように、特許文献１に記載されたＬＢＨＡシステムでは、２つのリリーフバルブ（９、１０）と制御バルブ（８）とで、複数の機能を発揮させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６５４７８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたＬＢＨＡシステムでは、２つのリリーフバルブ（９、１０）と制御バルブ（８）とが必要となるため、ＬＰＵ、ひいてはＬＢＨＡを省スペースで航空機内に収めることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、低圧リリーフ機能、高圧リリーフ機能など複数の機能を１つのバルブで有する多機能リリーフバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、圧油の導入ポートおよびリリーフポートが形成されたリリーフ室と、前記リリーフ室の一端側に形成された背圧室と、前記背圧室内に移動自在に配置され、当該背圧室を第１背圧室と第２背圧室とに区分するピストンと、前記第１背圧室内に配置され、前記リリーフポートが閉じる方向に付勢する第１バネと、前記第２背圧室内に配置され、前記リリーフポートが閉じる方向に前記ピストンを付勢する第２バネと、前記第１背圧室に形成されたパイロット圧供給ポートと、を備え、前記パイロット圧供給ポートを介して前記第１背圧室に導入される圧油によりリリーフ圧が変化する多機能リリーフバルブを提供する。
【０００９】
この構成によると、パイロット圧供給ポートを介して第１背圧室に圧油が導入されることで、リリーフポートが閉じる方向にピストンを付勢する第２バネの付勢力が小さくなる。このとき、本発明の多機能リリーフバルブは低圧リリーフバルブとして機能する。一方、第１背圧室に圧油が導入されない場合、第１バネの付勢力と第２バネの付勢力との和が抵抗となり、本発明の多機能リリーフバルブは高圧リリーフバルブとして機能する（シャットオフ機能および高圧リリーフ機能を発揮する）。このように、本発明によると、低圧リリーフ機能、高圧リリーフ機能など複数の機能を１つのバルブで有する多機能リリーフバルブとすることができる。
【００１０】
また本発明において、前記リリーフ室の他端側に配置され、当該リリーフ室内の圧力を手動で開放するためのリリース機構を備えていることが好ましい。
【００１１】
この構成によると、多機能リリーフバルブに、さらにマニュアルリリース機能を持たせることができる。
【００１２】
さらに本発明において、前記リリーフ室と前記第１背圧室との境界部に移動自在に配置され、前記第１バネにより付勢されるリリーフ室仕切り部材を備え、前記リリーフ室仕切り部材と前記ピストンとが同一軸線上に配置されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によると、リリーフ室仕切り部材とピストンとを同一軸線上に配置することで、コンパクトな多機能リリーフバルブとすることができる。
【００１４】
さらに本発明において、前記リリーフ室仕切り部材は、前記リリーフポートを開閉するとともに前記第１バネが当接する大径部と、前記大径部に対して同心に形成され前記第１バネが挿入される小径部と、を有し、前記リリーフ室仕切り部材の小径部と前記ピストンとが同一軸線上で当接可能に配置されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によると、リリーフ室仕切り部材に第１バネが挿入される構造とすることで、よりコンパクトな多機能リリーフバルブとすることができる。
【００１６】
また本発明は、その第２の態様によれば、前記した多機能リリーフバルブを備える航空機の非常用油圧源ユニットを提供する。
【００１７】
この構成によると、非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）を小型化でき、ＬＰＵを省スペースで航空機内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）を搭載した航空機の斜視図である。
【図２】図１に示す航空機の油圧系統図である。
【図３】図２に示す非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）まわりの油圧回路図である。
【図４】図３に示す多機能リリーフバルブの構造図である。
【図５】図３に示す多機能リリーフバルブの構造図である。
【図６】図３に示す多機能リリーフバルブの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）を搭載した航空機４１の斜視図である。図２は、図１に示す航空機４１の油圧系統図である。
【００２１】
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。これらの可動部は、翼に対する取り付け角が変化したり翼に対して並進移動したりするように変位可能に取り付けられており、このように変位させることで航空機４１の飛行姿勢や飛行方向を変化させたり高揚力を発生させたりする。
【００２２】
これらの可動部にはそれぞれ油圧アクチュエータ２４が設けられている。油圧アクチュエータ２４は、これら可動部の翼への取り付け角度を変化させたり、翼に対して可動部を並進移動させたりするためのアクチュエータである。
【００２３】
航空機４１の複数の油圧アクチュエータ２４に関する油圧系統図を図２に示している。図２に示すように、航空機４１は、２系統の機体油圧システム２２（右（Ｒ）および左（Ｌ））を備えている。そして、複数の油圧アクチュエータ２４は、右の機体油圧システム２２および左の機体油圧システム２２のうちのいずれかにそれぞれ接続されている。機体油圧システム２２は、油圧ポンプ（不図示）を具備してなるシステムであり、油圧アクチュエータ２４に対して圧油を給排することで油圧アクチュエータ２４を動作させる。
【００２４】
ここで、フラップ４３、エルロン４２、エレベータ４４、およびラダー４５には、それぞれ少なくとも１つの非常用油圧源ユニット２３（以下、「ＬＰＵ２３」と呼ぶ）が設けられている。機体油圧システム２２の正常作動時には、ＬＰＵ２３は停止状態にあり、機体油圧システム２２から油圧アクチュエータ２４に対して圧油が給排されることで、油圧アクチュエータ２４は動作する。一方、機体油圧システム２２が機能喪失した場合、ＬＰＵ２３を駆動することにより油圧アクチュエータ２４を動作させる。これにより、非常時においても油圧アクチュエータ２４の機能を維持することができる。
【００２５】
（ＬＢＨＡ）
図３は、図２に示すＬＰＵ２３まわりの油圧回路図である。図３に示したように、ＬＢＨＡ２１（Local Backup Hydraulic actuator）は、油圧アクチュエータ２４と、方向切換弁３１と、ＬＰＵ２３と、アキュームレータ２５とを備えるアクチュエータシステムである。方向切換弁３１は、圧油の流れる向きを切り換えるためのバルブである。
【００２６】
（ＬＰＵ）
ＬＰＵ２３は、電動の油圧ポンプ２６、多機能リリーフバルブ１、およびチェックバルブ２７（逆止弁）を備えている。機体油圧システム２２と油圧アクチュエータ２４のシリンダ２４ａとは、圧油の供給通路２８と戻り通路２９とでＬＰＵ２３を介して接続されている。供給通路２８にはチェックバルブ２７が配置され、戻り通路２９には多機能リリーフバルブ１が配置されている。チェックバルブ２７は、機体油圧システム２２から油圧アクチュエータ２４へ向かう方向にのみ圧油を流すためのバルブである。また、油圧ポンプ２６の吐出側は、チェックバルブ２７の下流側において供給通路２８に接続されている。油圧ポンプ２６の上流側通路にはアキュームレータ２５が接続されている。アキュームレータ２５により、油圧ポンプ２６の吸込み圧が確保される。
【００２７】
（多機能リリーフバルブ）
図４〜６は、図３に示す多機能リリーフバルブ１の構造図である。多機能リリーフバルブ１の回路図を図３に示したように、多機能リリーフバルブ１は、リリーフ室２と、リリーフ室２の一端側に形成された背圧室３と、リリーフ室２の他端側に配置されたリリース機構１０とを備えている。また、多機能リリーフバルブ１の構造図を図４〜６に示したように、リリーフ室２および背圧室３はケーシング１１内に形成され、リリース機構１０はケーシング１１に組み込まれる。なお、図示を省略しているが、油圧ポンプ２６、多機能リリーフバルブ１、およびチェックバルブ２７（逆止弁）などは、１ユニットのＬＰＵ２３として一体的に形成される。
【００２８】
（リリーフ室）
リリーフ室２には、戻り通路２９からの圧油の導入ポート７、および圧油のリリーフポート８が形成されている。また、図４に示すように、ケーシング１１に穿設された穴には、筒状部材１５、筒状部材１４、プラグ１３の順で、これら部材が嵌入されてケーシング１１に対して固定されている。筒状部材１５の側壁には複数の孔１５ａが形成されている。リリーフ室２は、嵌入された筒状部材１５の内側またはケーシング１１の内側に形成された室である。
【００２９】
（背圧室）
背圧室３内には、背圧室３を第１背圧室３ａと第２背圧室３ｂとに区分するピストン４が、多機能リリーフバルブ１の軸方向Ｚに移動自在に配置されている。図４に示すように、第１背圧室３ａは、嵌入された筒状部材１４の内側またはケーシング１１の内側に形成された室であり、第２背圧室３ｂは、嵌入されたプラグ１３の内側に形成された室である。ピストン４は、その中心に軸方向Ｚに延びる貫通孔４ａを有する部材である。また、第１背圧室３ａには、パイロット圧供給通路３０が接続されるパイロット圧供給ポート９が形成されている。
【００３０】
リリーフ室２と第１背圧室３ａとの境界部には、ポペット１２（リリーフ室仕切り部材）が軸方向Ｚに移動自在に配置されている。ポペット１２は、リリーフポート８を開閉する大径部１２ａと、大径部１２ａに対して同心に形成された小径部１２ｂとを有している。リリーフ室２と第１背圧室３ａとの間はポペット１２の大径部１２ａで仕切られている。小径部１２ｂの軸方向Ｚ長さは、大径部１２ａの軸方向Ｚ長さよりも長い。また、ポペット１２とピストン４とは、ポペット１２の小径部１２ｂとピストン４とが軸方向Ｚに延びる同一軸線上で当接するように配置されている。
【００３１】
第１背圧室３ａ内には第１バネ５（コイルバネ）が配置されている。第１バネ５は、ポペット１２の小径部１２ｂに挿入されている。第１バネ５の一端は筒状部材１４の内壁面（径方向内側に突出した部分の軸方向Ｚの面）に当接され、他端はポペット１２の大径部１２ａに当接されている。このようにして、ポペット１２は、第１バネ５によりリリーフポート８が閉じる方向に付勢されている。
【００３２】
第２背圧室３ｂ内には第２バネ６（コイルバネ）が配置されている。第２バネ６は、プラグ１３内に挿入されている。第２バネ６の一端はプラグ１３の内底面に当接され、他端はピストン４の外壁面（径方向外側に突出した部分の軸方向Ｚの面）に当接されている。このようにして、ピストン４は、第２バネ６によりリリーフポート８が閉じる方向に付勢されている。
【００３３】
（リリース機構）
リリーフ室２の他端側にはリリース機構１０が配置されている。リリース機構１０は、リリーフ室２内の圧力を手動で開放するためのものである。このリリース機構１０は、リリースカム１０ａと、リリースカム１０ａが挿入されるプラグ１０ｂと、リリースカム１０ａの末端が当接されるプランジャ１６とを備えている。
【００３４】
プラグ１０ｂは、ケーシング１１に穿設された穴に嵌入されてケーシング１１に対して固定されている。プランジャ１６は、リリーフ室２内に配置され軸方向Ｚに移動自在とされている。プランジャ１６の一端は、ポペット１２の大径部１２ａに当接可能とされている。
【００３５】
（多機能リリーフバルブの作動）
次に、図３〜６を参照しながら、ＬＢＨＡ２１の作動について説明しつつ、多機能リリーフバルブ１の作動について説明する。
【００３６】
（機体油圧システム正常作動時）
機体油圧システム２２の正常作動時（故障などが発生しておらず正常に作動しているとき）には、ＬＰＵ２３は停止状態にある。圧油の供給通路２８および戻り通路２９を介して機体油圧システム２２から油圧アクチュエータ２４のシリンダ２４ａに圧油が給排されることでピストン２４ｂが往復運動する（油圧アクチュエータ２４は動作する）。
【００３７】
このとき、多機能リリーフバルブ１の第１背圧室３ａには、機体油圧システム２２からの圧油がパイロット圧供給ポート９を通じてパイロット圧油として導入される。ここで、図５は、パイロット圧供給ポート９を通じて第１背圧室３ａにパイロット圧油が導入されている状態を示す図である。図５に示したように、このパイロット圧油により、ピストン４が押されて第２バネ６は収縮し、ピストン４は図右方向に移動した状態となる。
【００３８】
多機能リリーフバルブ１のリリーフ室２には、シリンダ２４ａからの圧油が導入ポート７を介して入ってくる。この圧油の圧力が第１バネ５の付勢力を上回ると、ポペット１２が図右方向（背圧室側方向）に移動しリリーフポート８が開く（図６参照）。これにより、シリンダ２４ａからの圧油は、リリーフポート８より吐出し機体油圧システム２２に戻る。なお、上記圧油の圧力が第１バネ５の付勢力を下回る場合には、リリーフポート８は閉じた状態となっており、リリーフ室２よりも上流側の戻り通路２９内の圧力は保障される（維持される）。このように、多機能リリーフバルブ１は、低圧リリーフバルブとして機能する（低圧リリーフ機能）。なお、リリーフ室２よりも上流側の戻り通路２９内の圧力が保障されることで、油圧ポンプ２６の吸込み側の圧力が確保される。これにより、油圧ポンプ２６の起動に支障をきたすことはない。
【００３９】
（機体油圧システム機能喪失時）
機体油圧システム２２が機能喪失した場合（配管の破裂、その他故障などが発生し正常に作動しない場合）、ＬＰＵ２３（さらには電動の油圧ポンプ２６）を駆動することにより油圧アクチュエータ２４を動作させる（油圧アクチュエータ２４の機能を維持する）。
【００４０】
まず、機体油圧システム２２が機能喪失すると、パイロット圧供給ポート９へのパイロット圧供給通路３０からの圧油の導入が停止する。これにより、第２バネ６の付勢力でピストン４は元の位置に戻る。図４に示した状態となる。
【００４１】
このとき、リリーフ室２側（リリーフポート８が閉じる方向）へポペット１２を付勢する力は、第１バネ５の付勢力と第２バネ６の付勢力との和になる。これによりリリーフ圧が上昇する（リリーフ圧が自動で上昇方向に変化する）。そのため、第１バネ５の付勢力と第２バネ６の付勢力との和をリリーフ室２内の圧力が超えない限り、リリーフポート８は開かない。その結果、多機能リリーフバルブ１およびチェックバルブ２７により、機体油圧システム２２はＬＰＵ２３から分離された状態となって、すなわち、ＬＰＵ２３の油圧ポンプ２６と油圧アクチュエータ２４との間は閉回路となり、作動油の流出が防止される（シャットオフ機能）。なお、作動油の熱膨張により閉回路内の圧力が異常上昇したときには（第１バネ５の付勢力と第２バネ６の付勢力との和をリリーフ室２内の圧力が超えた状態）、その圧力によりリリーフポート８が開き、作動油は外部に吐出する（サーマルリリーフ機能）。シャットオフ機能とサーマルリリーフ機能とを合わせて高圧リリーフ機能と呼ぶ。
【００４２】
なお、機体油圧システム２２が復帰すると（正常作動となると）、前記したように、パイロット圧供給ポート９を通じて第１背圧室３ａに導入されるパイロット圧により、リリーフポート８が閉じる方向）へポペット１２を付勢する力は、第１バネ５の付勢力のみとなる。その結果、リリーフ圧は下降して（リリーフ圧が自動で下降方向に変化して）、多機能リリーフバルブ１は低圧リリーフバルブとして機能する状態に戻る。
【００４３】
以上説明したように、本発明によると、低圧リリーフ機能、高圧リリーフ機能という複数の機能を１つのバルブで有する多機能リリーフバルブを得ることができる。また、多機能リリーフバルブ１は、低圧リリーフと高圧リリーフとを、機体油圧システム２２の状態（正常動作状態か機能喪失状態にあるか）に応じて自動で切り換わる能力も持つ。
【００４４】
（リリース機構の作動）
メンテナンスなどでＬＰＵ２３を取り外す際には、ＬＢＨＡ２１の油圧回路内の残圧を開放する必要がある。このとき、回転させる方向を図４に示したように、リリース機構１０のリリースカム１０ａを手動で強制的に回転させる。リリースカム１０ａの末端が回転することでプランジャ１６は当該末端でポペット１２側に押される。これにより、プランジャ１６に隣接するポペット１２は背圧室側に移動する。その結果、リリーフポート８が開き、リリーフ室２内の作動油や閉回路内の作動油は外部に吐出する（マニュアルリリース機能）。リリース機構１０を多機能リリーフバルブ１に設けることで、多機能リリーフバルブ１に、さらにマニュアルリリース機能を持たせることができる。
【００４５】
（ＬＰＵの小型化）
本発明により、低圧リリーフ機能、高圧リリーフ機能など複数の機能を１つのバルブ（多機能リリーフバルブ１）に持たせることができる。そして、この多機能リリーフバルブ１を組み込んだＬＰＵ２３とすることで、これら複数の機能を複数のバルブにより実現していた従来の技術に比して、非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）の小型化を達成することができる。これにより、ＬＰＵを省スペースで航空機内に収めることができる。
【００４６】
また、本実施形態の多機能リリーフバルブ１においては、ポペット１２とピストン４とを同一軸線上に配置している。これにより、コンパクトな多機能リリーフバルブ１とすることができている。さらには、ポペット１２の小径部１２ｂに第１バネ５が挿入される構造とされ、多機能リリーフバルブ１を、よりコンパクトなものとすることができている。これにより、非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）のさらなる小型化を達成できている。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００４８】
１：多機能リリーフバルブ
２：リリーフ室
３：背圧室
３ａ：第１背圧室
３ｂ：第２背圧室
４：ピストン
５：第１バネ
６：第２バネ
７：導入ポート
８：リリーフポート
９：パイロット圧供給ポート
１０：リリース機構
２１：ＬＢＨＡ（Local Backup Hydraulic actuator）
２３：非常用油圧源ユニット（ＬＰＵ）
【図１】
2010230050.tif 000003
【図２】
2010230050.tif 000004
【図３】
2010230050.tif 000005
【図４】
2010230050.tif 000006
【図５】
2010230050.tif 000007
【図６】
2010230050.tif 000008