(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期ケーブル（１１６）によって連結された複数のノズル・アクチュエータ（１０２）を有する油圧系統でノズル位置をロックする方法において、
前記同期ケーブル（１１６）を円錐形ブレーキ・ロック機構（１２０）と係合させ、
油圧故障の際に前記同期ケーブル（１１６）の回転を防止し、
油圧故障が生じたときに前記ノズル（１２６）を所定位置にロックし、
使用可能なスラストの有意な低下を防止する各ステップを有することを特徴とするノズル位置ロック方法。
【請求項２】
更に、油圧故障の際に前記アクチュエータ（１０２）が伸びるのを防止するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に、ロッド側圧力接続部（１５０）を設けるステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項４】
更に、周囲圧力へのドレイン接続部（１５２）を設けるステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項５】
更に、ロック機構（１２０）故障の場合に前記アクチュエータ（１０２）が劣化した性能で機能できるようにするステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記の油圧故障の際に前記同期ケーブル（１１６）の回転を防止するステップが、更にブレーキ・ピストン（１４４）を設けるステップを有している請求項１記載の方法。
【請求項７】
更に、ヘッド側圧力を使用して前記ブレーキ・ピストン（１４４）を係合離脱させるステップを含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項８】
更に、前記同期ケーブル（１１６）の回転を防止するために前記ブレーキ・ピストン（１４４）を前記複数のアクチュエータ（１０２）の内の１つに組み込むステップを含んでいる請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般にジェットエンジン油圧系統に関するものであり、更に詳しくはこのような系統の油圧故障の場合における排気ノズル制御のロック（ｌｏｃｋ）に関するものである。
発明の背景
ゼネラル・エレクトリック社のＦ１１０、Ｆ１０１およびＦ４０４エンジンはノズル油圧ポンプを使用している。ポンプ、全てのアクチュエータおよび全ての油圧管路は高圧のエンジン潤滑油で満たされている。コンバーゼント／ダイバーゼント・ノズルが、直流関係に、コンバーゼント（先細）部、のど部およびダイバーゼント（末広）部を有する。このようなエンジンの排気ノズルはコンバーゼント／ダイバーゼント・フラップを使用し、それらのフラップの間にシールを設けて、それぞれの部分の流路を画成している。軸対称ベクトル操作ノズルを構成する場合、ノズルのダイバーゼント・フラップに作動システムを付加して、エンジン中心線から任意の所望の方向に任意の量だけ排出ガスを偏向させるようにしている。フラップおよびシールは排気流を空気力学的に制御して、エンジン排出空気流の圧力および熱エネルギをエンジンの速度および前進スラストに変換する。
現在のＡ８ノズル・アクチュエータは、油圧駆動式のアクチュエータであり、同期ケーブルによって連結されている。このケーブルは４つの全てのアクチュエータが一緒に動かない場合にこれらのアクチュエータが個々に動かくことが出来ないようにしている。
従って、油圧故障の際にアクチュエータが伸びることを防止するのが非常に望ましく、これは本発明の基本的な目的である。
本発明の別の目的は、油圧故障の際にスラストの損失を防止する手段を提供することである。
本発明は軸対称ベクトル操作ノズル（ＡＶＥＮ）を有するシステムに使用するのに特に適している。油圧故障の場合にノズル制御のロックが使用されて、利用可能なスラストのアベイラビリティ（ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）を保証する。
これらの目的ならびに他の特徴および利点は添付の図面を参照した以下の説明から明らかになろう。
発明の概要
本発明はエンジンの油圧故障の場合にノズル油圧装置の性能を最適化する。本発明によれば、既存の同期ケーブルが、油圧故障の場合にケーブルの回転を防止する円錐形ブレーキに係合する。これはＡ８アクチュエータ、従ってノズルを故障時のその位置にロックする。
要約すると、本発明の一面によれば、同期ケーブルによって連結されたノズル・アクチュエータを有する油圧系統でノズル位置をロックする方法が提供される。この方法は、同期ケーブルを円錐形ブレーキ・ロック機構と係合させ、油圧故障の場合にケーブルの回転を防止し、油圧故障が生じたときにノズル位置をロックし、使用可能なスラストの有意な低下を防止する各ステップを有する。
好ましい実施態様を図示し説明するが、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、その実施態様に対して種々の変形および代替構成を作ることが出来る。
本発明の特徴は、請求の範囲に具体的に記載してある。しかし、本発明の構成および動作方法は、本発明の別の目的および利点と共に、添付の図面を参照した以下の説明から最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、複数のＡ８同期アクチュエータならびにヘッド・マニホルドおよびロッド・マニホルドを含む従来のＡＶＥＮノズル・アセンブリを示す一部破断斜視図である。
図２は、図１の複数のＡ８同期アクチュエータの内の１つを示す従来の一部破断斜視図である。
図３は、本発明に従って構成したＡＶＥＮ・Ａ８アクチュエータ・システムの斜視図である。
図４Ａは、Ａ８アクチュエータ、同期ケーブルおよびロック機構を含む本発明の装着構造を示す断面図である。
図４Ｂは、ロック機構ハウジング、ブレーキ・ピストン、円錐形ブレーキ・スプール、ばねおよび関連のシールを含む、係合位置での本発明の装着構造を示す断面図である。
図５は、ロック機構ハウジング、ブレーキ・ピストン、円錐形ブレーキ・スプール、ばねおよび関連のシールを含む、係合離脱位置での本発明の装着構造を示す断面図である。
発明の詳しい説明
図面を参照して説明すると、図１は、従来のＡＶＥＮ排気ノズル・システム１２６を示すだけでなく、本発明のロック機構１２０に対する提案位置をも示している。図示のように、ロック機構１２０は第１のアクチュエータ１０２と管１２２の一部分との間のヘッド・マニホルド１２４の中に装着することが出来、管１２２はロック機構１２０のためのスペースを作るために短くされている。
図２には、図１の複数のＡ８同期アクチュエータ１０２の内の１つを示す従来の断面図である。Ａ８同期アクチュエータ１０２は油圧アクチュエータである。油圧の圧力が、ピストン・ロッド１０６のピストンを後退させるために後退ポート（ロッド・ポート）１０４に印加される。Ａ８アクチュエータ１０２の後退によりノズルのコンバーゼント部が閉じるように、４つのＡ８同期アクチュエータ１０２のロッド端部が排気ノズルに連結される。油圧ポンプがノズル制御弁１４２に対して圧力を加え、図１に示されているようにノズル制御弁１４２はＡ８アクチュエータ１０２に対する油圧流および圧力を制御する。
４つのアクチュエータ１０２の各々は同期機構を含み、各々の同期機構は図２に示されているように、ウォーム１０８、ウォーム歯車１１０、アクメねじ１１２およびアクメ・ナット１１４を有する。図４Ａの同期ケーブル１１６は、先端取付け具１１８、３つの中間の駆動取付け具（図示せず）、およびケーブル１１６が装着されたときに４つのアクチュエータ１０２のウォーム１０８に係合するように同期ケーブル上に位置決めされた、図４Ｂに示されている終端取付け具１１７を有する。先端取付け具１１８は図１の第１のアクチュエータ１０２のウォーム１０８を通り抜け、次いでヘッド・マニホルド１２４およびその後のアクチュエータ１０２を通り抜け、そしてヘッド・マニホルド管を出て再び第１のアクチュエータ１０２に達する。次いで、先端取付け具１１８は終端取付け具１１７内のソケットに差し込まれ、これによりノズル１２６の周囲に３６０°延在する同期ケーブルが作られる。駆動取付け具相互の間のケーブル部分はアクチュエータ相互の間のヘッド・マニホルド管の中を通る。
アクチュエータのピストンが移動するにつれて、ピストンに固定されたアクメ・ナット１１４がアクメねじ１１２をアクチュエータの軸線の周りに回転させる。ウォーム歯車１１０がアクメねじ１１２に固定されており、従ってアクメねじと共に回転する。ウォーム歯車１１０はウォーム１０８と噛み合っているので、ウォームとそれに係合した同期ケーブルの駆動取付け具とをアクチュエータ軸線に対して直角な軸線の周りに回転させる。４つの全てのアクチュエータ１０２が一斉に平行移動するとき、同期ケーブルおよび取付け具がアクチュエータ内のウォームと共に回転する。負荷および／または圧力の分布により、１つのアクチュエータに加えられる油圧負荷がＡ８アクチュエータ・リングによって該ピストンに加えられる機械的負荷よりも大きくなった場合、該アクチュエータは残りの３つのアクチュエータの位置を越えて動こうとする。この余分な油圧負荷はそのアクチュエータの同期機構を介して同期ケーブルにトルクを加え、これは他のアクチュエータに係合した残りの取付け具によって抵抗され、これによって負荷を平衡させてアクチュエータの動きを同期させる。
同期機構の機械的利点のため、ケーブルの回転を止めて４つの全てのアクチュエータが動くのを防止するのに必要なトルクは比較的小さくて済む。本発明のロック機構はこの同期機構の特性を利用して、油圧損失が生じた場合にノズルを所定位置にロックする。
再び図１を参照して説明すると、ＡＶＥＮノズル１２６は当該分野で公知である。ノズル１２６は、Ａ８アクチュエータ１０２、Ａ９ベクトル操作アクチュエータ１２８、Ａ９ベクトル操作リング１３０、関連のＡ９リング心合わせ支持装置１３２、ダクト１３４、ダクト・ライナ１３６、ダイバーゼント・シール１３８およびフラップ１４０、ならびにノズル制御弁１４２を有する。
ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、Ａ８アクチュエータ１０２、同期ケーブル１１６、および本発明によるロック機構１２０の装着構造が例示されている。図４Ｂは、係合位置にあるときの本発明のロック機構１２０を示す。図５は、係合離脱位置にあるときの本発明のロック機構１２０を示す。ロック機構１２０は、回転防止キー１４６を備えたロック機構ハウジング１４５、ロッド圧力ポート１５０およびドレイン・ポート１５２、ブレーキ・ピストン１４４、ばね１４８、円錐形ブレーキ・スプール１４７、ならびに関連するシール１５４を有する。円錐形ブレーキ・スプールは同期ケーブルの終端取付け具と先端取付け具との間に配置されている。円錐形ブレーキ・スプールは終端取付け具と先端取付け具との両方に係合されていて、これらが一斉に回転するようになっている。ブレーキ・ピストンは円錐形ブレーキ面１４９を含み、円錐形ブレーキ面１４９は円錐形ブレーキ・スプールの対応する面に係合する。
ロッド圧力ポート１５０に加えたれるロッド側油圧はバネ力に打ち勝って、図５に示されるようにブレーキ・ピストンを係合離脱位置に保つ。油圧故障の場合、バネ力がブレーキ・ピストンを左の方へ移動させて、図４Ｂに示されているようにピストンおよびスプールの円錐形ブレーキ面を互いに係合させる。ハウジング内とブレーキ・ピストン上の回転防止キーにより、ブレーキ・ピストンとそれに係合した円錐形ブレーキ・スプールとがハウジングに対して回転するのが防止され、これによって同期ケーブルの回転を止める。同期ケーブルの回転を止めると、ウォーム１０８、ウォーム歯車１１０、アクメねじ１１２およびアクメ・ナット１１４を有する同期機構のによって与えられる機械的利点により、Ａ８アクチュエータが所定位置にロックされる。Ａ８アクチュエータが所定位置にロックされると、ノズル内の空気力学的力によってノズルが開く（これはアクチュエータが伸びることを必要とする）ことが防止され、これにより使用可能なスラストの有意な低下を防止する。
本発明の好ましい実施態様では、バネ１４８ならびにブレーキ・ピストンおよび円錐形ブレーキ・スプールのブレーキ面は、運転中の油圧系統がロック機構の故障すなわち誤った係合を克服して、アクチュエータおよびノズルを劣った性能で機能させることが出来るように、特定の仕様に定められる。
図３に示されているような現在のノズル作動システムは、本発明による装置をＡ８アクチュエータ・ヘッド・マニホルド管１２４内に組み込むことが出来るように容易に変更される。本発明は、図４Ａ内の場所１５０にロッド側（後退）圧力接続部と図４Ａ内の場所１５２に周囲圧力へのドレイン接続部とを必要とするだけである。
本発明の一実施態様に従った、現在のノズル作動システムに対する変更は、図４Ａ、４Ｂおよび５に示されたロック機構ハウジング１４５、図４Ｂおよび５に示された円錐形ブレーキ・スプール１４７、図４Ｂおよび５に示されたブレーキ・ピストン１４４、図４Ｂおよび５のばね１４８、図４Ｂおよび５に示された関連するシール１５４、ならびに図４Ａ、４Ｂおよび５に示されたロック機構ハウジングのロッド圧力ポートおよびドレイン・ポートに接続される油圧供給およびドレイン管を有する。ロック機構ハウジングは、図３に示されるようにＡ８ヘッド・マニホルド管１２４の短い一部分と置き換えられる。円錐形ブレーキ・スプールの長さに応じて既存の同期ケーブルの寸法を変えることが出来る。
別の実施態様では、本発明の装置は、円錐形ブレーキ・スプールからブレーキ・ピストンを係合離脱させるための、ばね力に打ち勝つ油圧力を供給するために、利用可能なヘッド側の圧力を使用するように設計することが出来る。油圧故障はロッド側およびヘッド側の両方の圧力の損失を生じさせ、これによりブレーキ・ピストンを円錐形ブレーキ・スプールに係合させて、同期ケーブルの回転を止め、もってアクチュエータおよびノズルを上述の好ましい実施態様の場合と同様な態様でロックする。
更に別の実施態様では、本発明の装置は１つのＡ８アクチュエータのハウジング内に組み込むことが出来る。そのブレーキ・ピストンには、油圧故障の場合にウォーム１０８に直接係合してウォームの回転を防止する爪が設けられる。１つのアクチュエータ内のウォームん回転を防止することにより、同期ケーブルの回転が防止されて、アクチュエータおよびノズルが上述の好ましい実施態様の場合と同様な態様でロックされる。
本発明の種々の好ましい実施態様を図示し説明したが、当業者にはこの様な実施態様が例として示されたものであることは明らかであろう。当業者には本発明の範囲内で種々の変形、変更および置換をなし得よう。例えば、本発明は、その範囲および内容から逸脱することなく、同期アクチュエータを使用するが油圧駆動されないノズルにも適用することが出来る。本発明のシステムは、命令による代わりに、システム故障に受動的に応答する。更に、本発明の円錐形「クラッチ」は、誤って係合した場合にスリップし、油圧故障の場合にのみロックするように意図されている。更に、装置は、円錐形の面によってのみノズルをロックしようとする代わりに、入力として同期ケーブルを使用するＡ８アクチュエータ・ロック機構に依存する。また、コストおよび重量の点で実用的でないが、冗長な油圧装置を含む他の代替例も、本発明の範囲および内容から逸脱することなく構成することが可能である。従って、本発明は請求の範囲に記載の精神および範囲によって定められるものと意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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