(57)【要約】　　　（修正有）【課題】航空機質量の変動に対する緩衝器の抵抗力特性及び機体の減速度特性の改善を図り，航空機地上走行時において，航空機質量の変動や路面状況の変動に対する緩衝器の減衰力特性及び機体の振動特性の改善を図る。【解決手段】シリンダ１とその端壁及び連通孔４ｂを有するプランジャーチューブ４の内外部によって気体室Ｒを形成し，中空ピストンチューブ２の隔壁内側に中空メータリングピン３を固定する。プランジャーチューブの端部に設けたオリフィス孔４ａの内周と中空メータリングピンの外周との隙間で面積可変のストローク依存オリフィスを形成する。中空ピストンチューブの隔壁外側に機体質量，航空機走行速度及び滑走路面状況に応じて前記オリフィス制御筒を移動するための作動装置Ａ及び電源装置Ｅを有す。【選択図】　図１
2004036871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダとこれと摺動し得る中空ピストンチューブとを有し，該シリンダの端壁内側には中空ピストンチューブの内部で摺動し得るプランジャーチューブが固定されており，シリンダとその端壁及び連通孔を有するプランジャーチューブの内外部によって気体室を形成し，さらに前記中空ピストンチューブの隔壁内側に中空メータリングピンを固定し，前記プランジャーチューブの端部に設けたオリフィス孔の内周と中空メータリングピンの外周との隙間で面積可変のストローク依存オリフィスを形成し，また，前記中空メータリングピンの内部を移動し得るオリフィス制御筒を設け，中空メータリングピンに設けた孔とオリフィス制御筒に設けた孔の重なり部分により面積可変の質量依存オリフィスを形成すると共に，中空メータリングピンの端部に前記気体室に通じる孔を設け，前記中空ピストンチューブの隔壁外側に，機体質量，航空機走行速度及び滑走路面状況に応じて前記オリフィス制御筒を移動するための作動装置及び電源装置を有することを特徴とする油圧緩衝器．
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，鉄道車両の連結器，エレベータ落下時の緩衝器，航空機の降着装置に応用されている油圧緩衝器の中でとくに航空機の降着装置用緩衝器に関し，航空機着陸時において，航空機質量の変動に対する緩衝器の抵抗力特性及び機体の減速度特性の改善を図ると共に，航空機地上走行時において，航空機質量の変動や滑走路など路面状況の変動に対する緩衝器の減衰力特性及び機体の振動特性の改善を図ったものである．
【０００２】
【従来の技術】上記分野に応用されている緩衝器は，航空機着陸時に生じる機体減速度をできるだけ軽減するように衝突エネルギを吸収する能力を持つと共に，地上走行時には機体の振動をできるだけ軽減する能力を持たなければならない．この種の緩衝器は，ほとんどがシリンダと中空ピストンチューブの摺動による面積可変のストローク依存オリフィスを有する構造であり，その抵抗力は前記オリフィスによる動圧抵抗力と封入気体の圧縮による抵抗力を組み合わせたもので，機体質量・速度を想定して，この条件下で面積可変のオリフィスを決定し，着陸条件に合わせて抵抗カーストロークの特性を自由に設計できるという利点がある．
【０００３】しかしながら，動圧による抵抗力は，シリンダに対する中空ピストンチューブの相対変位に依存する動圧抵抗係数と，同じく中空ピストンチューブの相対速度の二乗との積で表されるため，着陸速度のみに依存し，また圧縮気体の抵抗力は中空ピストンチューブストロークのみに依存するため，航空機着陸直後の総抵抗力は，機体質量の大小に関わらず同一であり，したがって最小質量着陸時の機体減速度は最大時のそれよりも著しく高くなるという本質的な欠点があった．
【０００４】また，航空機着陸時に比較し，離陸前や着陸後の地上走行時における中空ピストンチューブの相対速度は小さいので，前述の着陸を想定して決定されたこのようなパッシブな油圧緩衝器のオリフィスでは，機体の振動は十分には減衰できないという欠点と，さらに機体質量，走行速度，路面形状などの変動に対応して前記オリフィスによる減衰力（振動時は抵抗力を減衰力と称する）を制御できないため，機体の振動は十分には軽減できないという本質的な欠点をも併せ持つものであった．
【０００５】すなわち，従来の技術では，図２にパッシブ油圧緩衝器の抵抗力特性を示した線図の実線で示したように，最小機体質量時の抵抗力は，ストローク開始点では，破線で示した最大時の場合の一定抵抗力と同一であるものの，ストロークの増加とともに減少する．したがって，図３にパッシブ油圧緩衝器における機体の減速度波形を示した線図において，実線で示したように，最小質量時の減速度は破線で示した最大時の一定の減速度とは対照的に，ストローク開始から著しく大きく，その後急激に減少するのである。
【０００６】ところで，緩衝器の設置の実例では，緩衝器に取り付けられたタイヤや機体そのものの弾性によるエネルギ吸収によって，着陸直後の緩衝器の抵抗力は最小質量時の場合の方が最大時の場合よりもいくぶん低下するが，緩衝器の本質的な欠点は改善されていない．
【０００７】また，近年，ＥＲ流体（Ｐ−ＳＣ２２１　電気粘性流体とその応用に関する研究分科会　成果報告書　１９９４　日本機械学会発行）という電圧を印可することによってその粘性が変化する性質を利用してこれを作動流体に用いた油圧緩衝器の例（特開平８−２４７２０３）があり，前述のパッシブ油圧緩衝器の課題について解決，すなわち衝突質量の変動の解決を図っている．しかしながら，このＥＲ流体はその中に分散されている粒子が経年変化により沈降するという問題を抱えており，この問題は未だ解決に至っていない．
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれらの点の解決にあり，航空機着陸速度が同一あれば機体質量の大小に関わりなく機体減速度を理論的最低限度値に近づけることによって最小質量時の機体減速度の著しい改善を図ること，及び機体質量，走行速度や路面形状に関わりなく離陸前や着陸後における地上走行時の機体振動特性の著しい改善を図るところにある．
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するために，請求項１の発明は，シリンダとこれと摺動し得る中空ピストンチューブとを有し，該シリンダの端壁内側には中空ピストンチューブと内部で摺動し得るプランジャーチューブが固定されており，シリンダとその端壁及び連通孔を有するプランジャーチューブの内外部によって気体室を形成し，さらに前記中空ピストンチューブの隔壁内側に中空メータリングピンを固定し，前記プランジャーチューブの端部に設けたオリフィス孔の内周と中空メータリングピンの外周との隙間で面積可変のストローク依存オリフィスを形成し，また，前記中空メータリングピンの内部を移動し得るオリフィス制御筒を設け，中空メータリングピンに設けた孔とオリフィス制御筒に設けた孔の重なり部分により面積可変の質量依存オリフィスを形成すると共に，中空メータリングピンの端部に前記気体室に通じる孔を設け，前記中空ピストンチューブの隔壁外側に，機体質量，航空機走行速度及び滑走路面状況に応じて前記オリフィス制御筒を移動するための作動装置及び電源装置を有することを特徴とするものである．
【０００１０】
【作用】請求項１で記載した構成によって動きを説明する．まず，着陸前に質量検知装置によって機体質量を事前に検知しておく．ここで，検知した機体質量が予め設定した質量と同様であれば，電源装置に信号は行かず作動装置は停止のままである．しかし，設定質量と異なる場合であれば，検知装置からの信号に基づいて作動装置は作動し，オリフィス制御筒は機体質量に応じた位置に移動する．そして機体が着陸した時，プランジャーチューブはシリンダ及び中空ピストンチューブに対し変位を生じ，中空ピストンチューブ内を満たしている作動流体は，その一部はストローク依存オリフィスを通って，気体室へ流入し，残りは質量依存オリフィスを通り，そして中空メータリングピンの内部を通って，気体室へ流入し，気体室の気体を圧縮する．
【０００１１】このとき，図４に本発明における緩衝器のオリフィス面積を示した線図において，ストローク依存オリフィスと質量依存オリフィスの両方の総計面積に応じて，動圧による抵抗力が発生する．ここで，事前に質量検知装置で検知した機体質量が最小の場合であれば，質量依存オリフィスの面積は最大となり，質量が増加するに従ってこのオリフィス面積は減少し，最大の場合オリフィス面積は最小となる．
【０００１２】すなわち，図５に本発明における緩衝器の抵抗力特性を示した線図において，最小機体質量着陸時では，緩衝器の抵抗力は、細い実線で示したように，細い二点鎖線で示す動圧抵抗力と一点鎖線で示す気体ばねによる抵抗力の二つの和の抵抗力となる．なお，オリフィスはこの最小機体質量着陸時に，図６の本発明による緩衝器における機体の減速度特性を示した線図において，実線で示したように，減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくように設定する．
【０００１３】そして，最小機体質量よりも重い時は，抵抗力は，太い実線で示すように，太い二点鎖線で示す動圧抵抗力と一点鎖線で示す気体ばねによる抵抗力の二つの和の抵抗力となる．つまり，機体の質量変化分の抵抗力を動圧の変化による抵抗力で補正する．このとき質量依存オリフィスの面積は，質量検知装置で検知された機体の質量に応じて，図６に破線で示したように，減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくように設定する．
【０００１４】次に，航空機離陸前及び着陸後の地上走行時について動きを説明する．地上走行時においては，中空ピストンチューブは，シリンダに対し，気体ばねによる抵抗力と機体質量がつり合う位置を原点とする振動変位を生じ，中空ピストンチューブ内を満たしている作動流体は，その一部はストローク依存オリフィスを通って，気体室へ流入し，残りは質量依存オリフィスを通り，そして中空メータリングピンの内部を通って，気体室へ流入し，または，気体室内の作動流体は，その一部はストローク依存オリフィスを通って，中空ピストンチューブ内へ流入し，残りは質量依存オリフィスを通り，中空ピストンチューブ内へ流入する．
【０００１５】このとき，ストローク依存オリフィスと質量依存オリフィスの両方の総計面積に応じて，動圧による減衰力が発生する（図４参照）．すなわち，図７に本発明における緩衝器の減衰力特性を示した線図において，質量依存オリフィスの面積が最小の場合は実線で示す減衰力となり，最大の場合は破線で示す減衰力となる．この質量依存オリフィスの面積は，質量検知装置で検知された機体質量及び振動検知装置で検知された機体振動状態に応じて地上走行時に機体の振動がもっとも抑制されるように設定する．
【０００１６】
【実施例】以下，図示した実施例の最小機体質量と最大機体質量の比が１：３でのシミュレーション計算結果に基づいてこの発明を詳細に説明する．本発明の第１の実施例を図１の断面図を参照して説明する．図１における緩衝器は，１はシリンダ，２は中空ピストンチューブ，３は中空メータリングピン，４はプランジャーチューブ，６はオリフィス制御筒，Ａは作動装置，Ｅは電源装置，Ｄ１は質量検知装置，Ｄ２は振動検知装置である．
【０００１７】シリンダ１とこれと摺動し得る中空ピストンチューブ２を設け，作動流体を満たした中空ピストンチューブ２の隔壁２ａの内側に中空メータリングピン３を固定し，同じく中空ピストンチューブ２の内部で摺動し得るプランジャーチューブ４の端部の中心部にオリフィス孔４ａを設け，この内周と中空メータリングピン３の外周との隙間で面積可変のストローク依存オリフィス５を形成する．このストローク依存オリフィス５は最小機体質量着陸時を想定して減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくよう設定する．中空メータリングピン３には内部に中空メータリングピン内周面沿って移動し得るオリフィス制御筒６を設け，このオリフィス制御筒６の側部に設けたオリフィス孔６ａと中空メータリングピン３の側部に設けたオリフィス孔３ａとの重なり部分で面積可変の質量依存オリフィス７を形成する｛図１（ｂ）参照｝．この質量依存オリフィス７は，航空機着陸時は最小機体質量を超える着陸時を想定して減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくよう設定し，地上走行時は機体の振動がもっとも抑制されるように設定する．中空ピストンチューブ２の隔壁２ａには隔壁孔２ｂを設け，作動装置Ａの作動軸Ｂを隔壁孔２ｂを通してオリフィス制御筒６の端部に固定する．この作動装置Ａには質量検知装置Ｄ１及び振動検知装置Ｄ２と結ばれる電源装置Ｅを結ぶ．なお，質量検知装置Ｄ１及び振動検知装置Ｄ２は必ずしも必要ではなく，航空機乗員が中空ピストンチューブ２に加わる質量及び機体の振動状態に応じて操作してもよい．
【０００１８】またシリンダ１とその端壁及び連通孔４ａを設けたプランジャーチューブ４の内外部に，ストローク依存オリフィス５及び質量依存オリフィス７から流出した作動流体が流入するための気体室Ｒを設ける．この気体室Ｒは加圧気体Ｇによる附勢下に設ける．
【０００１９】航空機着陸時について，該緩衝器の作動時を説明すると，まず，質量検知装置Ｄ１で機体の質量を検知する．ここで，検知した機体の質量が最小質量と同様であれば，電源装置Ｅに信号は行かず，作動装置Ａは作動しない．しかし，最小質量よりも重い場合であれば，検知装置Ｄ１からの信号を電源装置Ｅに通信して，信号に基づいて質量に応じた質量依存オリフィス７のオリフィス面積設定位置まで作動装置Ａはオリフィス制御筒６を移動させる．そして航空機が着陸した時，シリンダ１及びプランジャーチューブ４が押し下げられ，中空ピストンチューブ２内を満たしている作動流体は，その一部はストローク依存オリフィス５を通って気体室Ｒに流出し，残りは質量依存オリフィス７を通り，そして中空メータリングピン３の内部を通って気体室Ｒに流出する．このとき，動圧による抵抗力が発生する．
【０００２０】すなわち，図５に本発明における緩衝器のシミュレーション計算結果による抵抗力特性を示した線図において，最小機体質量着陸時では，緩衝器の抵抗力は、細い実線で示したように，細い二点鎖線で示す動圧抵抗力と一点鎖線で示す気体ばねによる抵抗力の二つの和の抵抗力となる。そして，最大機体質量着陸時は，抵抗力は，太い実線で示すように，太い二点鎖線で示す動圧抵抗力と一点鎖線で示す気体ばねによる抵抗力の二つの和の抵抗力となる．その結果，図６に示すシミュレーション計算結果による機体の減速度特性において，最小機体質量着陸時及び最大機体質量着陸時の機体の減速度は理論的最低限度の一定値にほぼなっている．
【０００２１】航空機地上走行時について，該緩衝器の作動時を説明すると，まず，走行中，中空ピストンチューブ２は，シリンダ１に対し，気体ばねによる抵抗力と機体質量がつり合う位置を原点とする振動変位を生じ，中空ピストンチューブ２内を満たしている作動流体は，その一部はストローク依存オリフィス５を通って気体室Ｒに流出し，残りは質量依存オリフィス７を通り，そして中空メータリングピン３の内部を通って気体室Ｒに流出し，または，気体室Ｒ内の作動流体は，その一部はストローク依存オリフィス５を通って中空ピストンチューブ２内に流出し，残りは質量依存オリフィス７を通り，中空ピストンチューブ２内に流出する．このとき，ストローク依存オリフィス５と質量依存オリフィス７の両方の総計面積に応じて，動圧による減衰力が発生する．
【０００２２】質量検知装置Ｄ１で機体の質量を検知し，振動検知装置Ｄ２で機体の振動状態を検知する．ここで，検知した機体の質量及び振動の状態が予め設定された目標と同様であれば，電源装置Ｅに信号は行かず，作動装置Ａは作動しない．しかし，予め設定された目標と異なる場合であれば，質量検知装置Ｄ１及び振動検知装置Ｄ２からの信号を電源装置Ｅに通信して，信号に基づいて質量及び振動状態に応じた質量依存オリフィス７のオリフィス面積設定位置まで作動装置Ａはオリフィス制御筒６を移動させる．
【０００２３】すなわち，図７に本発明における緩衝器の減衰力特性を示した線図において，質量依存オリフィス７の面積が最小の場合は実線で示す減衰力となり，最大の場合は破線で示す減衰力となり，この間の減衰力は，質量検知装置で検知された機体質量及び振動検知装置で検知された機体振動状態に応じて設定することができる．この結果，地上走行時の機体の振動はもっとも抑制される．
【０００２４】
【他の実施形態】ところで，作動装置Ａがステップモータの場合，オリフィス制御筒６は中空メータリングピン３の内周面に沿って回転し，作動装置Ａがリニアモータの場合，オリフィス制御筒６は中空メータリングピン３の内周面に沿って摺動するが，オリフィス制御筒６に作用する作動流体の圧力を減少させ，オリフィス制御筒６の移動を滑らかに行うために，オリフィス制御筒６の端面に中空ピストンチューブ２の隔壁２ａに通じる連通孔を設けてもよい．
【０００２５】また，実施例においてストローク依存オリフィス５のオリフィス面積は，最小機体質量着陸時を想定して減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくよう設定したが，最大機体質量着陸時または最も頻度の高い機体質量の着陸時を想定してその減速度が理論的最低限度の一定値にできる限り近づくよう設定してもよい．ストローク依存オリフィス５のオリフィス面積を設定する際に想定した質量以外の質量着陸時は，最小機体質量着陸時の場合と同様に，質量依存オリフィス７で補正する．
【０００２６】
【発明の効果】かくして本発明によれば，質量依存オリフィスのオリフィス面積にストローク依存オリフィスのオリフィス面積を加えた総面積を可変にし動圧抵抗力を加減することにより，航空機着陸時は機体質量の大小に関わりなく機体の減速度を理論的最低限度に近づけ，機体の減速度の著しい改善を図ることができ，航空機地上走行時は機体質量や走行速度の大小及び滑走路面状況に関わりなく機体の振動を著しく抑制することができる．
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセミアクティブ油圧緩衝器の断面図である．
【図２】在来のパッシブ油圧緩衝器の抵抗力線図である．
【図３】在来のパッシブ油圧緩衝器における機体の減速度線図である．
【図４】本発明によるセミアクティブ油圧緩衝器のオリフィス面積−ストローク線図である．
【図５】本発明によるセミアクティブ油圧緩衝器の抵抗力線図である．
【図６】本発明によるセミアクティブ油圧緩衝器における機体の減速度線図である．
【図７】本発明によるセミアクティブ油圧緩衝器の減衰力線図である．
【符号の説明】
１：シリンダ
２：中空ピストンチューブ
２ａ：隔壁
２ｂ：隔壁孔
３：中空メータリングピン
３ａ：オリフィス孔
４：プランジャーチューブ
４ａ：オリフィス孔
４ｂ：連通孔
５：ストローク依存オリフィス
６：オリフィス制御筒
６ａ：オリフィス孔
７：質量依存オリフィス
Ｒ：気体室
Ｇ：加圧気体
Ａ：作動装置
Ｂ：作動軸
Ｄ１：質量検知装置
Ｄ２：振動検知装置
Ｅ：電源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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