(57)【要約】【課題】電気的故障が発生した際に、実質的に移動するリスクなくアクチュエータの位置をフリーズする。【解決手段】電気制御の故障が発生した際には、分配器（２０）のスライドは安全位置にもたらされる。安全位置では、アクチュエータ（５０）の制御チャンバ（６２、６４）は、中間チャンバ（６６）内で掛かっている圧力と対向する同一の低圧力または高圧力にあって、アクチュエータのスライドの各段が一方側で高圧力を、他方側で低圧力を受けるようになる。アクチュエータのスライドの各段（５４、５６）とアクチュエータのシリンダ（６０）との間の密閉は、段の両側に及ぼされる圧力同士の差に応じて段とシリンダとの間に摩擦力を生み出す動的密閉部（７０）によって実行されて、電気制御の故障が発生した際に、アクチュエータのスライドの弁が、故障時のその位置で不動化されるようになる（「フェイルフリーズ」）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御されたサーボ弁（１０）であって、少なくとも１つの高圧力（ＨＰ）供給穴と、少なくとも１つの低圧力（ＬＰ）出口と、少なくとも２つの使用穴（Ｕ１、Ｕ２）とを有する油圧式分配器（２０）を備え、各使用穴が、油圧式分配器内のスライドの制御位置に応じて、高圧力または低圧力に連結可能である、電気制御されたサーボ弁（１０）と、
少なくとも２つの段（５４、５６）を担持する、シリンダ（６０）内で摺動することが可能なスライド（５２）を備えたアクチュエータ（５０）であって、サーボ弁分配器のそれぞれの使用穴（Ｕ１、Ｕ２）に連結された、それぞれの段の一方側にそれぞれが位置付けられた２つの制御チャンバ（６２、６４）と、高圧力または低圧力に連結された、段の他方側同士の間に位置付けられた中間チャンバ（６６）とを有するアクチュエータ（５０）と、
油圧式分配器のスライド（２２）であって、電気制御の故障が発生した際に安全位置にもたらされ、そこで、アクチュエータスライドを実質的に故障時のその位置で不動化させる油圧分配器のスライド（２２）とを備えるアクチュエータ位置制御装置であって、
油圧式分配器のスライド（２２）の安全位置で、アクチュエータ制御チャンバ（６２、６４）が、分配器の使用穴（Ｕ１、Ｕ２）とのそれらの連結を介して、中間チャンバ（６６）内に掛かっている圧力に対向する同一の低圧力または高圧力にもたらされて、アクチュエータのスライドの各段（５４、５６）が一方側で高圧力を、他方側で低圧力を受けるようになり、
アクチュエータのスライドの前記段（５４、５６）それぞれとアクチュエータのシリンダ（６０）との間の密閉が、段の両側に及ぼされた圧力同士の差に応じて、段とシリンダとの間の摩擦力を生み出す動的密閉部（７０）によって実行されることを特徴とする、装置。
【請求項２】
アクチュエータの中間チャンバ（６６）が高圧力（ＨＰ）に連結され、分配器（２０）のスライドがその安全位置で分配器の使用穴（Ｕ１、Ｕ２）を低圧力（ＬＰ）に連結することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の位置制御装置を備える航空エンジンの燃料流制御装置であって、アクチュエータ（５０）が燃料計量ユニットを形成し、中間チャンバ（６６）が高圧力燃料源に連結され、出口穴を有し、その流れ断面積が、アクチュエータのスライドの位置の関数である、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置を備える、航空エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気制御されたサーボ弁によるアクチュエータの位置制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の特定使用分野は、航空エンジン用のアクチュエータの位置制御のそれであり、特に、ガスタービンエンジンで燃料を計量し、あるいは角度設定可変案内翼またはノズルフラップを調節するためのものである。
【０００３】
これらの使用分野では、サーボ弁の制御で電気的故障が発生した際に、安全な動作を提供し、また故障を修正することが可能になったときに故障前に取られていた位置を再度見出すことができるように、制御されている要素の位置を「フリーズ」することが要求される。
【特許文献１】仏国特許第２８１８３３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
故障発生時のための位置記憶装置と呼ばれているもの（または「フェイルフリーズ」サーボ弁）を備えたサーボ弁がよく知られている。特に、ＦＲ２８１８３３１を参照することが可能である。この文献では、サーボ弁は、電気制御の故障が発生した際に、アクチュエータの制御チャンバに連結された分配器の使用穴が閉鎖される位置に来る分配器を備える。制御チャンバに含まれた油圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）流体が漏れるために、アクチュエータの「フリーズ」位置からのドリフトを回避することが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、電気制御サーボ弁によって制御されるアクチュエータ装置であって、電気的故障が発生した際に、実質的に移動するリスクなくアクチュエータの位置をフリーズすることができるアクチュエータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、装置において、
電気制御されたサーボ弁であって、少なくとも１つの高圧力供給穴と、少なくとも１つの低圧力出口と、少なくとも２つの使用穴とを有する油圧式分配器を備え、各使用穴が、油圧式分配器内のスライドの制御位置に応じて、高圧力または低圧力に連結可能である、電気制御されたサーボ弁と、
少なくとも２つの段を担持する、シリンダ内で摺動することが可能なスライドを備えたアクチュエータであって、サーボ弁分配器のそれぞれの使用穴に連結された、それぞれの段の一方側にそれぞれが位置付けられた２つの制御チャンバと、高圧力または低圧力に連結された、段の他方側同士の間に位置付けられた中間チャンバとを有するアクチュエータと、
油圧式分配器のスライドであって、電気制御の故障が発生した際に安全位置にもたらされ、そこで、アクチュエータを実質的に故障時のその位置で不動化させるスライドとを備える装置であって、
油圧式分配器のスライドの安全位置で、アクチュエータ制御チャンバが、分配器の使用穴とのそれらの連結によって、中間チャンバ内に掛かっている圧力に対向する同一の低圧力または高圧力にもらさされて、アクチュエータのスライドの各段が一方側で高圧力を、他方側で低圧力を受けるようになり、
アクチュエータのスライドの上記段それぞれとアクチュエータのシリンダとの間の密閉が、段の両側に及ぼされた圧力同士の差に応じて、段とシリンダとの間の摩擦力を生み出す動的密閉部によって実行される装置によって達成される。
【０００７】
有利には、アクチュエータの中間チャンバは高圧力に連結され、その安全位置で、分配器のスライドが分配器の使用穴を低圧力に連結する。
【０００８】
したがって、アクチュエータのスライドのフリーズされた位置が漏れによる影響を受けることはない。密閉部の小さな漏れが、動的密閉部に掛かる圧力差の値を、したがってアクチュエータのスライドの位置を「フリーズする」摩擦力を変えることはない。
【０００９】
本発明は特に、航空エンジン内の燃料流制御装置であって、アクチュエータが、燃料計量装置を形成し、中間チャンバが高圧力燃料源に連結され、出口穴を有し、その流れ断面積が、アクチュエータのスライドの位置の関数である装置に使用可能である。
【００１０】
このような使用分野では、動的密閉部は、計量燃料流の漏れを防止するという利点も提供する。
【００１１】
以下に説明的かつ非限定的に掲げる記述を、添付図面を参照して読めば、本発明がより良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、航空エンジン燃料噴射システムのための燃料の計量（流れ制御）への使用に即して、図１から図３、および図４Ａから図４Ｆを参照して記述する。
【００１３】
図１は、燃料計量ユニットを形成しているアクチュエータ５０を制御するサーボ弁装置１０を概略的に示している。
【００１４】
サーボ弁１０は、電気制御されており、電気モータ要素、例えば電気トルクモータ１２と、油圧式分配器２０と、分配器２０のパイロット制御要素１４を形成する、関連の油圧機械要素（油圧式電位差計および機械的な負のフォローアップ）とを備える。
【００１５】
油圧式分配器２０の特定の実施形態を以下に述べるが、これは、シリンダ内を直線的並進運動で移動することができるスライドを備える。分配器２０は、二倍高圧力（ＨＰ）供給部および出口（または低圧力（ＬＰ）タンク回帰部）に連結された穴と、計量ユニット５０に連結された使用出口Ｕ１、Ｕ２と、分配器２０の両端部に位置付けられたパイロット制御チャンバ内に通じたパイロット制御入口Ｐ１、Ｐ２とを備える。パイロット制御の入口Ｐ１、Ｐ２はパイロット制御要素１４に連結され、パイロット制御要素１４によって入口Ｐ１、Ｐ２に掛けられた圧力同士は互いに対向して作用して、分配器のスライドの変位を制御する。使用される油圧流体は燃料であることができる。
【００１６】
燃料計量ユニット５０は、２つの段５４、５６を担持する、シリンダ６０内で摺動することが可能なスライド５２を備える。これらの段５４、５６は、シリンダ６０の内部容積を、シリンダ６０の両端部に位置付けられる２つの制御チャンバ６２、６４に、また段５４、５６の間の中間チャンバ６６に分割する。制御チャンバ６２、６４は、制御ラインによって使用出口Ｕ１、Ｕ２に連結されている。
【００１７】
中間チャンバ６６は、供給穴６６ａを介して高圧力（ＨＰ）供給部（高圧力燃料供給源）に、使用穴６６ｂを介して燃料噴射管に連結されている。段５６による使用穴６６ｂの閉鎖の程度が計量流を決定する。
【００１８】
上述のサーボ弁／燃料計量ユニットアセンブリはそれ自体が知られている。
【００１９】
サーボ弁の電気励起の故障が発生した際には、油圧式分配器のスライドが、使用出口Ｕ１およびＵ２で、この事例では低圧力である同一の圧力が利用可能となる位置に来る。次いで計量ユニット５０の各段５４、５６が一方側で低圧力を、他方側で高圧力を受ける。
【００２０】
段５４、５６とシリンダ６０との間の密閉は、それぞれの段の両側に及ぼされる圧力同士の差に応じて段とシリンダとの間に摩擦力を作り出す動的密閉部によって実行される。したがって、サーボ弁の電気励起の故障が発生した際には、この圧力の差は最大となり（ＨＰとＬＰの差）、摩擦力も最大になる。したがって故障時のスライド５２の位置を、実質的に移動するリスクなく保つことができ、これによって燃料の流量が故障時の値にフリーズされる。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂは、このような動的密閉部７０の実施形態をより詳しく示している。それ自体知られているやり方で、動的密閉部７０は、シリンダ６０の内部壁に形成された溝７４に収容されたＯ−リング７２と、溝７４に少なくとも部分的に収容され、Ｏ−リング７２に支持されたリング７６とを備える。Ｏ−リング７２はエラストマ、例えばＶｉｔｏｎ（登録商標）から製作される。図２Ａは、密閉部の両側に掛けられた圧力同士が等しく、またはほぼ異ならないときの密閉部７０を示している。密閉部７０両側間の大きな圧力差の影響下で（図２Ｂ）、Ｏ−リングは変形し、リング７６に力を掛けるが、これは隣接段（例えば段５４）に掛かる力を増大させる傾向を有する。リング７６は摩擦係数の小さな材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で製作されることが好ましい。当然ながら、一変形例で、Ｏ−リングを収容する溝を段に形成することもできる。
【００２２】
動的密閉部を使用することにより、計量ユニットの通常動作で段５４、５６とシリンダ６０との間の密閉を向上させて、寸法に対する許容値要件を緩和することも可能である。
【００２３】
電気モータ要素１２の励起電流の強さに応じて計量される燃料の流量の変化の一例を、図３に示している。
【００２４】
動作点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦはそれぞれ以下に対応している。即ち、最大流量（Ａ）、静止流量（Ｂ）、最小流量範囲の限界（Ｃ〜Ｄ）、励起電流の強さが低過ぎるか無くなった場合の位置「フリーズ」（「故障フリーズ」）範囲の限界（Ａ〜Ｂ）である。
【００２５】
図４Ａから図４Ｆは、様々な異なる動作点ＡからＦについての、油圧式分配器スライド２２のこの同じ分配器２０のシリンダ４０に対する位置をそれぞれ示している。これらの位置は、電気モータ要素１２の作用でパイロット制御要素１４によって制御される。
【００２６】
位置Ａでは、スライド２２はシリンダ４０内のそのストロークの第１端部にあり、シリンダ両端部のパイロット制御チャンバ３１、３２内に加わる圧力同士の正の差が最大となる。パイロット制御チャンバ３１、３２は、シリンダ４０の両端と、スライド２２によって担持されたそれぞれの段２３、２４とによって画定されている。使用出口Ｕ２（ここではシリンダ４０の壁に形成された２つの別々の孔を備える）は、段２３と段２５との間に位置付けられた、またこの出口が通じているＬＰチャンバ３３を介して低圧力ＬＰと連通している。使用出口Ｕ１は、パイロット制御チャンバ３１を介して高圧力ＨＰと連通している。
【００２７】
位置Ｂでは、スライド２２は、使用出口Ｕ１を段２３によって、また使用出口Ｕ２を形成している２つの孔を段２５および段２６によって閉鎖する。
【００２８】
位置ＣおよびＤでは、スライド２２は使用出口Ｕ２を、段２４と２６との間に位置付けられたＨＰチャンバ３５を介して高圧力と連通するように配置し、使用出口３１はＬＰチャンバ３３内に通じる。
【００２９】
位置ＥおよびＦでは、スライド２２は、通路２９を介してＬＰチャンバ３３を使用出口Ｕ１と、また使用出口Ｕ２と連通するように配置する。通路２９はスライド弁２２に形成され、ＬＰチャンバ３３を、段２５と２６との間に位置付けられたチャンバ３４に連結している。位置Ｆでは、スライド２２は、シリンダ４０内でそのストロークの他端部にある。
【００３０】
当然ながら、図３の動作プロフィールと上述のサーボ弁分配器の内部構成とは、単に実施例としてここに掲げたに過ぎない。サーボ弁１０の電気励起の故障が発生した際、油圧式分配器２０のスライドが安全な位置に来ることを前提にすれば、他の形態も可能である。本事例では、この安全位置では、使用出口Ｕ１とＵ２はいずれも低圧力であって、計量ユニット５０の位置の「フリーズ」をもたらす。
【００３１】
当然ながら、本発明は、航空エンジン用の燃料計量ユニットとは別の油圧式アクチュエータにも適用可能である。これは、中間チャンバと各制御チャンバとの間の動的密閉部による密閉によって、中間チャンバ内に掛かっている圧力と対向する圧力（ＬＰまたはＨＰ）を、アクチュエータの２つの制御チャンバ内で掛けることによって、アクチュエータの位置を、「フリーズ」することができることによる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態によるサーボ弁およびアクチュエータを備えた装置の概略図である。
【図２Ａ】図１のアクチュエータのスライドとシリンダとの間の密閉に使用することができるタイプの動的密閉部の拡大切欠詳細図である。
【図２Ｂ】図１のアクチュエータのスライドとシリンダとの間の密閉に使用することができるタイプの動的密閉部の拡大切欠詳細図である。
【図３】サーボ弁制御電流の強さと様々な異なる動作点との関係を示す図である。
【図４Ａ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【図４Ｂ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【図４Ｃ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【図４Ｄ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【図４Ｅ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【図４Ｆ】図３の動作点に対する図１のサーボ弁の油圧式分配器の構成の極めて概略的な図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  サーボ弁
１２  電気モータ要素
１４  パイロット制御要素
２０  油圧式分配器
２２  油圧式分配器のスライド
２３、２４、２５、２６、５４、５６  段
３１、３２  パイロット制御チャンバ
４０、６０  シリンダ
５０  アクチュエータ
５０  計量ユニット
５２  アクチュエータのスライド
６２、６４  制御チャンバ
６６  中間チャンバ
６６ａ  供給穴
６６ｂ  使用穴
７０  動的密閉部
７４  溝
Ｐ１、Ｐ２  パイロット制御入口
Ｕ１、Ｕ２  使用出口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【外国語明細書】
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