二重冗長式サーボ弁
サーボ弁は、別個のサーボ弁アセンブリの別個の弁部材を作動させる一つのモーターを有する。弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御する。各弁部材に対して、他の弁部材が、弁部材の異物詰まりなどにより動作不能に陥った場合でも動作する能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、それぞれに、異物詰まり対処機能を提供する圧力アセンブリを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重冗長式サーボ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ弁は、比較的低い電力制御入力信号を比較的大きな機械的動力に変換する。例えば、動作中においては、圧力をかけられた流体は、直接駆動型のサーボ弁に入り、制御入力信号に基づいて流体アクチュエータを駆動し、航空機に使われるような可変形状部品を動作させる。
【０００３】
典型的な直接駆動型サーボ弁は、筐体やスプールのような弁部材、モーター、及びセンサを有する。
【０００４】
上記筐体には、流体経路が形成され、この流体経路内に、上記弁部材が配置されている。
【０００５】
上記経路内の流体の流量を制御するために、上記モーターは、流体経路内の弁部材において、開状態位置と閉状態位置間の切り替え動作をすることができるように形成されている。
【０００６】
センサは、流体経路内の弁部材の位置、及び、モーターのローターアセンブリの回転方位を検出するように形成されている。
【０００７】
動作中、電気制御器は、命令信号をユーザー入力機器から受信する。ユーザー入力機器は、上記制御器を指示して、ある特定な様式（例えば、流量を増大させる、流量を減少させる、流量を停止する、等）でサーボ弁を動作させる。
【０００８】
制御器は、また、センサから位置信号を受信するので、制御器は、流体経路内の弁部材の現在位置を決定することが可能である。
【０００９】
次に、制御器は、命令信号と位置信号に基づいて、制御信号をモーターに送信し、ローターアセンブリの回転方位を制御する。その結果、ローターアセンブリは、弁部材を流体経路内の任意の位置へと動かし、よって、流体アクチュエーターに対する相対的な流体の流量を制御できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御し、流体アクチュエーターに対して、冗長な制御能力を提供する。各弁部材に対して、他の弁部材が、油圧流体中において運ばれた破砕物により引き起こされる弁部材の異物詰まりなどにより動作不能に陥った場合でも動作する能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、それぞれに、異物詰まり対処機能の提供を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施例は、別個の、或いは、冗長のサーボ弁アセンブリの別個の弁部材を作動させる一つのモーターを備えるサーボ弁に関する。
【発明の効果】
【００１２】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御し、流体アクチュエーターに対して、冗長な制御能力を提供する。各弁部材に対して、他の弁部材が、油圧流体中において運ばれた破砕物により引き起こされる弁部材の異物詰まりなどにより動作不能に陥った場合でも動作する能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、それぞれに、異物詰まり対処機能を提供する圧力アセンブリを有する。
【００１３】
或る構成において、上記圧力アセンブリは、上記弁部材に形成された流路内に配置される一組のピストンとして形成される。
【００１４】
ここで、上記弁部材流路中に対応する行き止まり部への圧力をかけることにより、各ピストンには、予備圧力負荷が掛けられる。両方の弁部材がそれぞれの流体流路内において平行移動可能である場合、上記ピストンにおける弁部材駆動部により発生する力は、上記行き止まり部におけるピストンによりかけられる上記予備圧力負荷よりも小さい。
【００１５】
従って、ローターアセンブリの回転により、それぞれ対応する流体流路内において、各弁部材が平行移動する。
【００１６】
弁部材の１つがサーボ弁アセンブリの流体流路内において平行移動できない場合（即ち、詰まってしまった場合）、この詰まってしまった弁部材のピストンの一つにおける弁部材駆動部により発生する力は、対応する行き止まり部におけるピストンによりもたらされる力よりも大きい。
【００１７】
従って、ローターアセンブリの回転により、詰まってない方の弁部材は、その対応する流体流路内において平行移動をおこない、弁部材駆動部は、予備圧力負荷をかけられたピストンのうちの一つを行き止まり部に対して相対的に変位させる。
【００１８】
このように、サーボ弁の第二サーボ弁アセンブリの弁部材が詰まってしまった場合でも、上記圧力アセンブリにより、サーボ弁の複数のサーボ弁アセンブリのうちの一つは、継続的に動作することが可能である。
【００１９】
或る構成において、サーボ弁は、第一端部及び第二端部が形成されているローター軸を有するモーターを有し、上記第二端部は、上記第一端部の反対側に位置する。
【００２０】
上記サーボ弁は、第一流体流路が形成された第一筐体と上記第一流体流路内に配置された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリを有する。
【００２１】
上記第一弁部材は、第一予備圧力負荷を第一行き止まり部へかけるように形成される第一圧力アセンブリを有する。
【００２２】
さらに、上記サーボ弁は、第二流体流路が形成された第二筐体と上記第二流体流路内に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリを有する。
【００２３】
上記第二弁部材は、第二予備圧力負荷を第二行き止まり部へかけるように形成される第二圧力アセンブリを有する。
【００２４】
上記第一弁部材が、上記第一流体流路内において平行移動可能であり、かつ、上記第二弁部材が、上記第二流体流路内において平行移動可能である場合、上記モーターは、上記ローター軸が上記第一圧力アセンブリと第二圧力アセンブリに対して第一の力をかけるように構成される。
【００２５】
この場合、上記第一の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられる第一予備圧力負荷または上記第二圧力アセンブリによりかけられる第二予備圧力負荷と同じか、若しくは小さい。
【００２６】
また、上記モーターは、上記第一弁部材、または第二弁部材の一方が、上記第一流体流路または第二流体流路の対応するいずれかの流路内にて平行移動できない場合、ローター軸から、より大きな力が上記第一圧力アセンブリ、もしくは第二圧力アセンブリに対してかけられるように構成される。
【００２７】
この場合、上記、より大きな力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられる第一予備圧力負荷または上記第二圧力アセンブリによりかけられる第二予備圧力負荷よりも大きい。
【００２８】
或る構成において、サーボ弁は、第一端部及び第二端部が形成されているローター軸を有するモーターを有し、上記第二端部は、上記第一端部の反対側に位置する。
【００２９】
上記サーボ弁は、第一流体流路が形成された第一筐体と上記第一流体流路内に配置された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリを有する。
【００３０】
上記第一弁部材は、第一予備圧力負荷を第一行き止まり部へかけるように形成される第一圧力アセンブリを有する。
【００３１】
さらに、上記サーボ弁は、第二流体流路が形成された第二筐体と上記第二流体流路内に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリを有する。
【００３２】
上記第二弁部材は、第二予備圧力負荷を第二行き止まり部へかけるように形成される第二圧力アセンブリを有する。
【００３３】
上記サーボ弁は、上記第一弁アセンブリに担持された第一変位センサを有し、この第一変位センサは、上記第一流体流路内における上記第一弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成される。
【００３４】
また、上記サーボ弁は、上記第二弁アセンブリに担持された第二変位センサを有し、この第二変位センサは、上記第二流体流路内における上記第二弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成される。
【００３５】
上記サーボ弁は、上記第一変位センサと電気的に通信する制御器を有して構成される。
【００３６】
上記制御器は、ユーザー入力機器からの命令信号を受信し、上記第一変位センサからの第一位置信号を受信し、上記第二変位センサからの第二位置信号を受信し、命令信号を第一位置信号及び第二位置信号と比較する。
【００３７】
命令信号と第一位置信号との差、及び、命令信号と第二位置信号との差を検出すると、制御器は、制御信号をモーターに送信して、上記第一弁部材及び第二弁部材を命令位置に位置させる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
前述の、また、その他の目的、特徴、及び、利点は、添付の図面に描写されるように、以下に述べる本発明の特定の実施例の説明により明らかになるであろう。全ての図面に渡って、同様の参照符号は、同様の部品を示すものである。図面は必ずしも、縮尺が合っているわけではなく、本発明の種々の実施例において、主要部を描写する時、強調をおこなっている。
【００３９】
【図１】本発明の実施例に従った、サーボ弁の概略図である。
【図２】図１のローターアセンブリ、弁部材、及び圧力アセンブリの概略図である。
【図３】図２の線３−３におけるローターアセンブリの断面図である。
【図４】本発明の実施例に従った、サーボ弁の概略変形図である
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施例は、複数の別個のサーボ弁アセンブリにおける複数の別個の弁部材を作動する一つのモーターを有するサーボ弁に関する。
【００４１】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御する。油圧流体中に流れる固形物により弁部材の詰まりなどが原因となって、他の弁部材が動作不能になった場合、各弁部材に動作能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、自らに、異物詰まり対処機能を与えるための圧力アセンブリを有する。
【００４２】
ある構成において、上記圧力アセンブリは、弁部材に形成される流路内に配置され、弁部材の行き止まり部に圧力をかけることにより、事前に導入した一組のピストンとして形成される。両方の弁部材が、それぞれの流体流路内において平行移動をおこなうことができる場合、上記ピストン上の弁部材駆動部により発生する力は、弁部材の行き止まり部上のピストンによりかけられる事前の負荷力よりも小さい。
【００４３】
従って、ローターアセンブリの回転により、各弁部材がそれぞれの流体流路内において平行移動する。
【００４４】
サーボ弁アセンブリの流体流路内において、一方の弁部材が平行移動できない場合、（即ち、一方の弁部材が詰まった場合）、この詰まった弁部材のピストン上の弁部材駆動部により発生する力は、弁部材の行き止まり部上のピストンにより与えられた力よりも大きい。
【００４５】
よって、ローターアセンブリの回転により、異物詰まりが起こってない方の弁部材は、対応する流路内で平行移動し、それにより、異物詰まりが起こった方の弁部材に対して相対的に、この弁部材駆動部分が、事前に負荷をかけられているピストンの一つを、圧縮する。
【００４６】
よって、この圧力アセンブリにより、サーボ弁の第２サーボ弁アセンブリのある弁部材が詰まってしまった場合においても、サーボ弁のサーボ弁アセンブリの一つは動作を続けることが可能である。
【００４７】
図１は、サーボ弁２４の構成を示すものである。サーボ弁２４は、二つのサーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２、直接駆動型サーボ弁モーター２８のようなモーター、２つの、線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）のような変位センサ３０−１及び３０−２、及び、プロセッサとメモリのような制御器３１を有する。
【００４８】
上記２つのサーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２の動作を制御するために、制御器３１は、直接駆動型サーボ弁モーター２８を動作するように形成される。
【００４９】
各サーボ弁アセンブリ２６−１、及び２６−２は、筐体３２−１、３２−２を有しており、これらにより、流体流路３４−１、３４−２が形成されている。
【００５０】
各筐体３２−１、３２−２は、図２に示すようなスリーブ３５、及び、対応する流体流路３４−１、３４−２内に配置されるスプールのような弁部材３６−１、３６−２を有する。
【００５１】
各弁部材３６−１、３６−２は、対応する圧縮流体源３７−１、３７−２から、対応する流体流路３４−１、３４−２を介して油圧または流体アクチュエーター３３へと流れる流体量を計測するように形成される。
【００５２】
よって、各サーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２は、流体アクチュエーター３３に対して、冗長な制御を行う。
【００５３】
この場合においては、第一サーボ弁アセンブリ２６−１は、流体アクチュエーター３３の第一部分３３−１の制御を行い、第二サーボ弁アセンブリ２６−２は、流体アクチュエーター３３の第二部分３３−２の制御を行う。
【００５４】
各筐体３２−１、３２−２は、それぞれ対応する流体流路３４−１、３４−２内における弁部材３６−１、３６−２の位置を制御するのに使用する弁制御ポートを有する。例えば、第一筐体３２−１を参照すると、この筐体３２−１は、流体流路３４−１への供給入力部３８−１を有する。この流体流路３４−１を介して、流体源３７−１は、圧力をかけた油圧流体を流し込む。
【００５５】
筐体３２−１は、また、第一及び第二制御出力部４０−１及び４２−１を有し、これにより、圧力をかけた流体は、流体流路３４−１から流体アクチュエーター３３に向かって流し込まれる。筐体３２−１は、さらに、戻り出力部４４−１を有し、これにより、上記圧力をかけた流体は、流体源３７−１のリザーバーへと流し込まれる。
【００５６】
図１に示すように、直接駆動型サーボ弁モーター２８は、固定子６０とローターアセンブリ６２を有する。固定子６０は、第一及び第二弁アセンブリ筐体３２−１及び３２−２に対して位置が固定されており、一方、ローターアセンブリ６２は、固定子６０のコイル６４に流れる電流に反応して、固定子６０に対して、ある角度位置に回転するように形成される。
【００５７】
例えば、それぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内における弁部材３６−１及び３６−２を全閉位置と全開位置の間で駆動するために、ローターアセンブリ６２は、制限された円弧範囲（例えば、±２０°の範囲）で回転するように形成されている。
【００５８】
ローターアセンブリ６２は、第一弁部材３６−１に担持される第一端部７０と第二弁部材３６−２に担持され、かつ、第一端部７０とは反対側にある第二端部７２を有するローター軸６８を有する。
【００５９】
各端部７０及び７２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２を有しており、それぞれ、ローター軸６８の回転動作をそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２に与えて、各弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内において長手方向に平行移動（７５）するように形成されていて、よって、弁制御ポートを介する流体の流量を調整する。
【００６０】
例えば、ローター軸６２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２を有しており、これらは、上記ローター軸の両端のいずれかに配置されており、弁部材３６−１及び３６−２に担持されている。
【００６１】
ある構成において、図３に示すように、また、第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、弁部材駆動部７４−１は、タングステンカーバイト材料で形成されるボールのような偏心駆動要素７６−１を有し、これは、ローター軸６８の回転軸７８からずれた位置に結合されている。
【００６２】
使用中、直接駆動型サーボ弁モーター２８は、それぞれ対応する弁部材駆動部７４−１及び７４−２を介して、約１００ポンドの力をそれぞれの弁部材３６−１及び３６−２に供給するように形成されている。
【００６３】
図１及び図２に戻って、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２のそれぞれは、各サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２に異物詰まり対処機能を与えるための圧力アセンブリ４６−１及び４６−２を有している。詳細については、以下に記述する。
【００６４】
図２に示すように、また、理解しやすいように、第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、弁部材３６−１により、弁部材３６−１の長手方向の軸４９−１に延びる流路５０が形成されている。
【００６５】
流路５０は、圧縮流体源３７−１と流体のやりとりを行うように配置される。例えば、図１に示すように、流体源３７−１は、筐体３２−１の供給入力部３８−１に連結されており、圧力をかけた流体を第一弁部材３６−１内に形成された第一流路部５１−１、及び、第一弁部材３６−１内に形成された第二流路部５３−１に供給する。
【００６６】
各流路部５１−１及び５３−１には、それぞれ、行き止まり部５７−１及び５９−１が形成されている。ある構成において、各行き止まり部５７−１及び５９−１は、それぞれ対応する流路部５１−１及び５３−１の直径が減少した部分に対応する。
【００６７】
理解しやすいように、図１及び２の第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、圧力アセンブリ４６−１は、第一流路部５１−１内に配置される第一ピストン５６−１と第二流路部５３−１内に配置される第二ピストン５８−１を有する。
【００６８】
第一流路部及び第二流路部５１−１及び５３−１内にある圧力をかけられた流体は、各ピストン５６−１及び５８−１の頭部６１−１及び６３−１に対して負荷をかけ、ピストンを、弁部材３６−１内の各々対応する行き止まり部５７−１及び５９−１に対して、予め押し付ける。
【００６９】
ある構成において、各ピストン５６−１及び５８−１は、それぞれ対応する行き止まり部５７−１及び５９−１に対して、約５０ポンドの力を、予めかけた状態にしている。
【００７０】
ある構成において、弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれの流体流路３４−１及び３４−２内において平行移動可能である場合、圧力アセンブリ４６−１及び４６−２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２とそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２間で負荷の移動を行うように形成されている。
【００７１】
例えば、動作中、制御器３１は、ユーザー入力デバイスから、命令信号９０を受け取る。それにより、制御器３１は、ある特定の形式（例えば、流量を増やす、流量を減らす、流量をゼロにする等）でサーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２の動作を行う。
【００７２】
制御器３１は、また、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれから、位置信号９２−１及び９２−２を受信し、よって、制御器３１は、流体流路３４−１及び３４−２内の各弁部材３６−１及び３６−２のそれぞれの現在位置を決定することができる。
【００７３】
この制御器３１は、命令信号９０を位置信号９２−１及び９２−２と比較し、制御器が命令信号９０と位置信号９２−１及び９２−２の間に差を検出した場合、制御器３１は、制御信号９４をモーター２８に送信する。
【００７４】
固定子６０を介して制御器３１から受信した制御信号９４を受信すると、ローターアセンブリ６２は、固定子６０に対して相対的に回転する。
【００７５】
ローターアセンブリ６２の回転により、弁部材駆動部７４−１及び７４−２のそれぞれが、弁部材３６−１及び３６−２内で回転し、弁部材３６−１及び３６−２に付随している第一ピストン５６−１及び５６−２か、または、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随している第二ピストン５８−１及び５８−２に圧力負荷がかかる。どちらのピストンに圧力負荷がかかるかは、ローターアセンブリ６２の回転方向に依存する。
【００７６】
弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内で平行移動可能である場合、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−１及び５６−２、または、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随する第二ピストン５８−１及び５８−２における弁部材駆動部７４−１及び７４−２により発生する力は、弁部材駆動部７４−１、７４−２上にあるピストン５６−１、及び５６−２、５８−１及び５８−２により発生する力と比較して、実質的に等しいか、またはそれよりも小さい。
【００７７】
従って、弁部材駆動部７４−１及び７４−２が、それぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２内で回転すると、その回転により、それぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内において、弁部材３６−１及び３６−２を横方向に水平移動（７５）する。
【００７８】
このような横方向の水平移動により、加圧流体源３７−１、及び３７−２からそれぞれ対応する流体アクチュエータ３３−１及び３３−２へと流れる流体の流量を調整する。
【００７９】
ある構成において、圧力アセンブリ４６−１及び４６−２は、各サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２に対して、異物詰まり対処機能を持たせるように形成されるものであり、これにより、この弁部材が、対応する流路３４−１、または３４−２内において、平行移動することができたくなった場合、弁部材３６−１及び３６−２のうちの一つに含まれる弁部材駆動部７４−１若しくは７４−２の回転が可能となる。
【００８０】
例えば、流体流路３４−１において比較的大きな破片粒子が弁部材３６−１と対応するスリーブ３５の間につっかえてしまい、弁部材３６−１が流体流路３４−１に沿って長手方向に平行移動できず、事実上、スリーブ３５内に詰まってしまった場合を考えよう。
【００８１】
固定子６０を介して制御器３１から受信した制御信号９４に対応して、ローターアセンブリ６２は、固定子６０に対して相対的に回転する。
【００８２】
ローターアセンブリ６２の回転により、弁部材駆動部７４−１、及び７４−２がそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２内で回転し、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−１及び５６−２、あるいは、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随する第二ピストン５８−１及び５８−２に圧力負荷が発生する。どちらのピストンに負荷が発生するかは、ローターアセンブリ６２の回転方向に依存する。
【００８３】
第二弁部材３６−２が、流体流路３４−２内において平行移動可能である場合、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−２、または、第二ピストン５８−２上の弁部材駆動部７４−２により発生する力は、対応する行き止まり部５７−２あるいは５９−２上のピストン５６−２あるいは５８−２により発生する力より小さいか、あるいは実質的に等しい。
【００８４】
しかしながら、第一弁部材３６−１は、流体流路３４−１内において、平行移動することができないので、弁部材駆動部７４−１が弁部材３６−１内で回転すると、弁部材駆動部７４−１が第一ピストン５６−１上、若しくは第二ピストン５８−１上に発生する力は、対応する行き止まり部５７−１または、５９−１上の第一ピストン５６−１または第二ピストン５８−１により予めもたらされる圧力負荷より大きくなる。
【００８５】
従って、弁部材駆動部７４−１は、第一ピストン５６−１あるいは第二ピストン５８−１を変位し、ローター６２は回転を続けることが可能となり、よって、ローター６２は、第二サーボ弁アセンブリ３２−２の第二弁部材３６−２の位置を制御することが可能となる。
【００８６】
このように、本例においては、第一弁部材３６−１が動作不能になった場合、圧力アセンブリ４６−１は、第二サーボ弁アセンブリが動作を継続することを可能にし、流体アクチュエーター３３を制御することが可能になる。
【００８７】
或る構成において、変位センサ３０−１及び３０−２は、また、どちらの弁部材３６−１、３６−２が動作不良になったか、あるいは詰まってしまったかを特定する機能を制御器３１に対して提供する。
【００８８】
例えば、動作中、制御器３１が制御信号９４をモーター２８に対して送信すると、制御器３１は、それぞれ対応する変位センサ３０−１、３０−２から位置信号１００−１、１００−２を受信する。
【００８９】
次に、制御器３１は、位置信号１００−１及び１００−２を、弁部材の反応解析モデルと比較し、特定の弁部材３６−１あるいは３６−２が平行移動をしたか、あるいは平行移動しなかったかを検出する。
【００９０】
弁部材の反応に関する解析モデルは、種々の方法で構築することが可能であるが、ある構成においては、解析モデルは、命令信号９０と位置信号１００−１及び１００−２間の誤差の経時的な減少に関するものである。
【００９１】
第一サーボ弁アセンブリ２６−１を例にとると、制御器３１が位置信号１００−１と解析モデルを比較した場合、制御器３１が命令信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が経時的に減少したことを検出した（即ち、制御信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が、５０ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃの時間幅でゼロになった）、と仮定しよう。
【００９２】
従って、制御器３１は、第一流体流路３４−１において、第一弁部材３６−１が平行移動したことを検出する。
【００９３】
一方、今度は、制御器３１が位置信号１００−１と解析モデルを比較した場合、制御器３１は、命令信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が実質的に一定か、もしくは減少しない場合を仮定しよう。
【００９４】
このような減少しない誤差は、サーボ弁アセンブリ２６−１内における弁部材３６−１の実際の位置が、ユーザー入力機器から供給される弁部材３６−１の命令位置と対応しないことを示している。
【００９５】
この場合、上記の誤差が相対的に一定であるので、制御器３１は、第一流体流路３４−１内において、第一弁部材３６−１が平行移動しなかったと検出する。
【００９６】
或る構成において、制御器３１は、動作不能状態のサーボ弁アセンブリ内の圧力の調整が可能なように形成されており、これにより、圧力アセンブリ４６のピストン５６及び５８は、流路５０内を自由に動くことが可能となり、これにより、モーター２０と弁部材駆動部７４−１及び７４−２が、圧力アセンブリ４６に予めかけた圧力負荷を越えるような十分な圧力負荷を発生しなければならない、という条件を無くすか、或いは最小限にすることができる。
【００９７】
上記の例を続けて、制御器３１が第一弁部材３６−１が平行移動しなかったことを検出した場合、圧力アセンブリ４６−１により発生した第一予備圧力負荷を取り除くため、制御器３１は、流体源３７−１から第一サーボ弁アセンブリ２６−１までの供給管にある弁を作動させて供給圧力を止め、かつ、油圧流体を供給入力部３８−１から戻り入力部４４−１へと逃がし、よって、流路５０からの油圧流体圧力を除去し、かつ、異物詰まりが起こった第一弁部材４６−１のピストン５６−１及び５８−１上の圧力を除去する。
【００９８】
本発明の種々の実施例の特定の例を説明したが、当該技術の当業者は、添付した請求項に定義した発明の本質と範囲を逸脱することなく、形状や詳細に関する種々の変更が可能であるということは理解できるであろう。
【００９９】
例えば、上に示したように、第一流路部５１及び第二流路部５３内に含まれる圧力をかけられた流体は、ピストン５６及び５８のそれぞれに圧力負荷を発生し、かつ、これにより、ピストン５６及び５８は、弁部材３６内にある対応する行き止まり部５７、５９に対して予備圧力負荷を発生する。この説明は単なる例示にすぎない。
【０１００】
或る構成においては、弁部材３６の流路５０内に配置されたバネ材により、ピストン５６及び５８は、予備圧力負荷を弁部材３６内の行き止まり部５７及び５９に対して発生する。
【０１０１】
上に示したように、変位センサ３０−１及び３０−２は、線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）として形成されてもよい。
【０１０２】
或る構成においては、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれは、複数の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）にて形成されてもよい。
【０１０３】
例えば、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれは、３個の別個の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）を有し、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内における弁部材３６−１及び３６−２の位置を検出する。
【０１０４】
変位センサ３０として、複数の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）を使用することにより、変位計測の冗長度をもたせることができる。
【０１０５】
上に示したように、変位センサ３０−１、及び３０−２は、弁部材３６−１及び３６−２に結合されており、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内において、弁部材３６−１及び３６−２の位置を検出する。上記の記述は単なる例示にすぎない。
【０１０６】
或る構成においては、図４に示すように、回転センサ３０’は、直接駆動サーボ弁モーター２８上に配置されている。
【０１０７】
例えば、図４に示すように、ホール効果センサのような回転センサ３０’は、固定子６０上に配置される第一センサ要素、及び、ローターアセンブリ６２上に配置される第二要素を有してもよい。
【０１０８】
第二要素に対する第一要素の相対的な動きにより、回転センサ３０’は、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内における弁部材３６−１及び３６−２の位置を示す信号を発生する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重冗長式サーボ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ弁は、比較的低い電力制御入力信号を比較的大きな機械的動力に変換する。例えば、動作中においては、圧力をかけられた流体は、直接駆動型のサーボ弁に入り、制御入力信号に基づいて流体アクチュエータを駆動し、航空機に使われるような可変形状部品を動作させる。
【０００３】
典型的な直接駆動型サーボ弁は、筐体やスプールのような弁部材、モーター、及びセンサを有する。
【０００４】
上記筐体には、流体経路が形成され、この流体経路内に、上記弁部材が配置されている。
【０００５】
上記経路内の流体の流量を制御するために、上記モーターは、流体経路内の弁部材において、開状態位置と閉状態位置間の切り替え動作をすることができるように形成されている。
【０００６】
センサは、流体経路内の弁部材の位置、及び、モーターのローターアセンブリの回転方位を検出するように形成されている。
【０００７】
動作中、電気制御器は、命令信号をユーザー入力機器から受信する。ユーザー入力機器は、上記制御器を指示して、ある特定な様式（例えば、流量を増大させる、流量を減少させる、流量を停止する、等）でサーボ弁を動作させる。
【０００８】
制御器は、また、センサから位置信号を受信するので、制御器は、流体経路内の弁部材の現在位置を決定することが可能である。
【０００９】
次に、制御器は、命令信号と位置信号に基づいて、制御信号をモーターに送信し、ローターアセンブリの回転方位を制御する。その結果、ローターアセンブリは、弁部材を流体経路内の任意の位置へと動かし、よって、流体アクチュエーターに対する相対的な流体の流量を制御できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御し、流体アクチュエーターに対して、冗長な制御能力を提供する。各弁部材に対して、他の弁部材が、油圧流体中において運ばれた破砕物により引き起こされる弁部材の異物詰まりなどにより動作不能に陥った場合でも動作する能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、それぞれに、異物詰まり対処機能の提供を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施例は、別個の、或いは、冗長のサーボ弁アセンブリの別個の弁部材を作動させる一つのモーターを備えるサーボ弁に関する。
【発明の効果】
【００１２】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御し、流体アクチュエーターに対して、冗長な制御能力を提供する。各弁部材に対して、他の弁部材が、油圧流体中において運ばれた破砕物により引き起こされる弁部材の異物詰まりなどにより動作不能に陥った場合でも動作する能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、それぞれに、異物詰まり対処機能を提供する圧力アセンブリを有する。
【００１３】
或る構成において、上記圧力アセンブリは、上記弁部材に形成された流路内に配置される一組のピストンとして形成される。
【００１４】
ここで、上記弁部材流路中に対応する行き止まり部への圧力をかけることにより、各ピストンには、予備圧力負荷が掛けられる。両方の弁部材がそれぞれの流体流路内において平行移動可能である場合、上記ピストンにおける弁部材駆動部により発生する力は、上記行き止まり部におけるピストンによりかけられる上記予備圧力負荷よりも小さい。
【００１５】
従って、ローターアセンブリの回転により、それぞれ対応する流体流路内において、各弁部材が平行移動する。
【００１６】
弁部材の１つがサーボ弁アセンブリの流体流路内において平行移動できない場合（即ち、詰まってしまった場合）、この詰まってしまった弁部材のピストンの一つにおける弁部材駆動部により発生する力は、対応する行き止まり部におけるピストンによりもたらされる力よりも大きい。
【００１７】
従って、ローターアセンブリの回転により、詰まってない方の弁部材は、その対応する流体流路内において平行移動をおこない、弁部材駆動部は、予備圧力負荷をかけられたピストンのうちの一つを行き止まり部に対して相対的に変位させる。
【００１８】
このように、サーボ弁の第二サーボ弁アセンブリの弁部材が詰まってしまった場合でも、上記圧力アセンブリにより、サーボ弁の複数のサーボ弁アセンブリのうちの一つは、継続的に動作することが可能である。
【００１９】
或る構成において、サーボ弁は、第一端部及び第二端部が形成されているローター軸を有するモーターを有し、上記第二端部は、上記第一端部の反対側に位置する。
【００２０】
上記サーボ弁は、第一流体流路が形成された第一筐体と上記第一流体流路内に配置された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリを有する。
【００２１】
上記第一弁部材は、第一予備圧力負荷を第一行き止まり部へかけるように形成される第一圧力アセンブリを有する。
【００２２】
さらに、上記サーボ弁は、第二流体流路が形成された第二筐体と上記第二流体流路内に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリを有する。
【００２３】
上記第二弁部材は、第二予備圧力負荷を第二行き止まり部へかけるように形成される第二圧力アセンブリを有する。
【００２４】
上記第一弁部材が、上記第一流体流路内において平行移動可能であり、かつ、上記第二弁部材が、上記第二流体流路内において平行移動可能である場合、上記モーターは、上記ローター軸が上記第一圧力アセンブリと第二圧力アセンブリに対して第一の力をかけるように構成される。
【００２５】
この場合、上記第一の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられる第一予備圧力負荷または上記第二圧力アセンブリによりかけられる第二予備圧力負荷と同じか、若しくは小さい。
【００２６】
また、上記モーターは、上記第一弁部材、または第二弁部材の一方が、上記第一流体流路または第二流体流路の対応するいずれかの流路内にて平行移動できない場合、ローター軸から、より大きな力が上記第一圧力アセンブリ、もしくは第二圧力アセンブリに対してかけられるように構成される。
【００２７】
この場合、上記、より大きな力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられる第一予備圧力負荷または上記第二圧力アセンブリによりかけられる第二予備圧力負荷よりも大きい。
【００２８】
或る構成において、サーボ弁は、第一端部及び第二端部が形成されているローター軸を有するモーターを有し、上記第二端部は、上記第一端部の反対側に位置する。
【００２９】
上記サーボ弁は、第一流体流路が形成された第一筐体と上記第一流体流路内に配置された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリを有する。
【００３０】
上記第一弁部材は、第一予備圧力負荷を第一行き止まり部へかけるように形成される第一圧力アセンブリを有する。
【００３１】
さらに、上記サーボ弁は、第二流体流路が形成された第二筐体と上記第二流体流路内に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリを有する。
【００３２】
上記第二弁部材は、第二予備圧力負荷を第二行き止まり部へかけるように形成される第二圧力アセンブリを有する。
【００３３】
上記サーボ弁は、上記第一弁アセンブリに担持された第一変位センサを有し、この第一変位センサは、上記第一流体流路内における上記第一弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成される。
【００３４】
また、上記サーボ弁は、上記第二弁アセンブリに担持された第二変位センサを有し、この第二変位センサは、上記第二流体流路内における上記第二弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成される。
【００３５】
上記サーボ弁は、上記第一変位センサと電気的に通信する制御器を有して構成される。
【００３６】
上記制御器は、ユーザー入力機器からの命令信号を受信し、上記第一変位センサからの第一位置信号を受信し、上記第二変位センサからの第二位置信号を受信し、命令信号を第一位置信号及び第二位置信号と比較する。
【００３７】
命令信号と第一位置信号との差、及び、命令信号と第二位置信号との差を検出すると、制御器は、制御信号をモーターに送信して、上記第一弁部材及び第二弁部材を命令位置に位置させる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
前述の、また、その他の目的、特徴、及び、利点は、添付の図面に描写されるように、以下に述べる本発明の特定の実施例の説明により明らかになるであろう。全ての図面に渡って、同様の参照符号は、同様の部品を示すものである。図面は必ずしも、縮尺が合っているわけではなく、本発明の種々の実施例において、主要部を描写する時、強調をおこなっている。
【００３９】
【図１】本発明の実施例に従った、サーボ弁の概略図である。
【図２】図１のローターアセンブリ、弁部材、及び圧力アセンブリの概略図である。
【図３】図２の線３−３におけるローターアセンブリの断面図である。
【図４】本発明の実施例に従った、サーボ弁の概略変形図である
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施例は、複数の別個のサーボ弁アセンブリにおける複数の別個の弁部材を作動する一つのモーターを有するサーボ弁に関する。
【００４１】
弁部材のそれぞれは、個別の油圧流体源からの油圧流体の流量を制御する。油圧流体中に流れる固形物により弁部材の詰まりなどが原因となって、他の弁部材が動作不能になった場合、各弁部材に動作能力を与えるために、各サーボ弁アセンブリは、自らに、異物詰まり対処機能を与えるための圧力アセンブリを有する。
【００４２】
ある構成において、上記圧力アセンブリは、弁部材に形成される流路内に配置され、弁部材の行き止まり部に圧力をかけることにより、事前に導入した一組のピストンとして形成される。両方の弁部材が、それぞれの流体流路内において平行移動をおこなうことができる場合、上記ピストン上の弁部材駆動部により発生する力は、弁部材の行き止まり部上のピストンによりかけられる事前の負荷力よりも小さい。
【００４３】
従って、ローターアセンブリの回転により、各弁部材がそれぞれの流体流路内において平行移動する。
【００４４】
サーボ弁アセンブリの流体流路内において、一方の弁部材が平行移動できない場合、（即ち、一方の弁部材が詰まった場合）、この詰まった弁部材のピストン上の弁部材駆動部により発生する力は、弁部材の行き止まり部上のピストンにより与えられた力よりも大きい。
【００４５】
よって、ローターアセンブリの回転により、異物詰まりが起こってない方の弁部材は、対応する流路内で平行移動し、それにより、異物詰まりが起こった方の弁部材に対して相対的に、この弁部材駆動部分が、事前に負荷をかけられているピストンの一つを、圧縮する。
【００４６】
よって、この圧力アセンブリにより、サーボ弁の第２サーボ弁アセンブリのある弁部材が詰まってしまった場合においても、サーボ弁のサーボ弁アセンブリの一つは動作を続けることが可能である。
【００４７】
図１は、サーボ弁２４の構成を示すものである。サーボ弁２４は、二つのサーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２、直接駆動型サーボ弁モーター２８のようなモーター、２つの、線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）のような変位センサ３０−１及び３０−２、及び、プロセッサとメモリのような制御器３１を有する。
【００４８】
上記２つのサーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２の動作を制御するために、制御器３１は、直接駆動型サーボ弁モーター２８を動作するように形成される。
【００４９】
各サーボ弁アセンブリ２６−１、及び２６−２は、筐体３２−１、３２−２を有しており、これらにより、流体流路３４−１、３４−２が形成されている。
【００５０】
各筐体３２−１、３２−２は、図２に示すようなスリーブ３５、及び、対応する流体流路３４−１、３４−２内に配置されるスプールのような弁部材３６−１、３６−２を有する。
【００５１】
各弁部材３６−１、３６−２は、対応する圧縮流体源３７−１、３７−２から、対応する流体流路３４−１、３４−２を介して油圧または流体アクチュエーター３３へと流れる流体量を計測するように形成される。
【００５２】
よって、各サーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２は、流体アクチュエーター３３に対して、冗長な制御を行う。
【００５３】
この場合においては、第一サーボ弁アセンブリ２６−１は、流体アクチュエーター３３の第一部分３３−１の制御を行い、第二サーボ弁アセンブリ２６−２は、流体アクチュエーター３３の第二部分３３−２の制御を行う。
【００５４】
各筐体３２−１、３２−２は、それぞれ対応する流体流路３４−１、３４−２内における弁部材３６−１、３６−２の位置を制御するのに使用する弁制御ポートを有する。例えば、第一筐体３２−１を参照すると、この筐体３２−１は、流体流路３４−１への供給入力部３８−１を有する。この流体流路３４−１を介して、流体源３７−１は、圧力をかけた油圧流体を流し込む。
【００５５】
筐体３２−１は、また、第一及び第二制御出力部４０−１及び４２−１を有し、これにより、圧力をかけた流体は、流体流路３４−１から流体アクチュエーター３３に向かって流し込まれる。筐体３２−１は、さらに、戻り出力部４４−１を有し、これにより、上記圧力をかけた流体は、流体源３７−１のリザーバーへと流し込まれる。
【００５６】
図１に示すように、直接駆動型サーボ弁モーター２８は、固定子６０とローターアセンブリ６２を有する。固定子６０は、第一及び第二弁アセンブリ筐体３２−１及び３２−２に対して位置が固定されており、一方、ローターアセンブリ６２は、固定子６０のコイル６４に流れる電流に反応して、固定子６０に対して、ある角度位置に回転するように形成される。
【００５７】
例えば、それぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内における弁部材３６−１及び３６−２を全閉位置と全開位置の間で駆動するために、ローターアセンブリ６２は、制限された円弧範囲（例えば、±２０°の範囲）で回転するように形成されている。
【００５８】
ローターアセンブリ６２は、第一弁部材３６−１に担持される第一端部７０と第二弁部材３６−２に担持され、かつ、第一端部７０とは反対側にある第二端部７２を有するローター軸６８を有する。
【００５９】
各端部７０及び７２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２を有しており、それぞれ、ローター軸６８の回転動作をそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２に与えて、各弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内において長手方向に平行移動（７５）するように形成されていて、よって、弁制御ポートを介する流体の流量を調整する。
【００６０】
例えば、ローター軸６２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２を有しており、これらは、上記ローター軸の両端のいずれかに配置されており、弁部材３６−１及び３６−２に担持されている。
【００６１】
ある構成において、図３に示すように、また、第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、弁部材駆動部７４−１は、タングステンカーバイト材料で形成されるボールのような偏心駆動要素７６−１を有し、これは、ローター軸６８の回転軸７８からずれた位置に結合されている。
【００６２】
使用中、直接駆動型サーボ弁モーター２８は、それぞれ対応する弁部材駆動部７４−１及び７４−２を介して、約１００ポンドの力をそれぞれの弁部材３６−１及び３６−２に供給するように形成されている。
【００６３】
図１及び図２に戻って、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２のそれぞれは、各サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２に異物詰まり対処機能を与えるための圧力アセンブリ４６−１及び４６−２を有している。詳細については、以下に記述する。
【００６４】
図２に示すように、また、理解しやすいように、第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、弁部材３６−１により、弁部材３６−１の長手方向の軸４９−１に延びる流路５０が形成されている。
【００６５】
流路５０は、圧縮流体源３７−１と流体のやりとりを行うように配置される。例えば、図１に示すように、流体源３７−１は、筐体３２−１の供給入力部３８−１に連結されており、圧力をかけた流体を第一弁部材３６−１内に形成された第一流路部５１−１、及び、第一弁部材３６−１内に形成された第二流路部５３−１に供給する。
【００６６】
各流路部５１−１及び５３−１には、それぞれ、行き止まり部５７−１及び５９−１が形成されている。ある構成において、各行き止まり部５７−１及び５９−１は、それぞれ対応する流路部５１−１及び５３−１の直径が減少した部分に対応する。
【００６７】
理解しやすいように、図１及び２の第一サーボ弁アセンブリ２６−１を参照すると、圧力アセンブリ４６−１は、第一流路部５１−１内に配置される第一ピストン５６−１と第二流路部５３−１内に配置される第二ピストン５８−１を有する。
【００６８】
第一流路部及び第二流路部５１−１及び５３−１内にある圧力をかけられた流体は、各ピストン５６−１及び５８−１の頭部６１−１及び６３−１に対して負荷をかけ、ピストンを、弁部材３６−１内の各々対応する行き止まり部５７−１及び５９−１に対して、予め押し付ける。
【００６９】
ある構成において、各ピストン５６−１及び５８−１は、それぞれ対応する行き止まり部５７−１及び５９−１に対して、約５０ポンドの力を、予めかけた状態にしている。
【００７０】
ある構成において、弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれの流体流路３４−１及び３４−２内において平行移動可能である場合、圧力アセンブリ４６−１及び４６−２は、弁部材駆動部７４−１及び７４−２とそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２間で負荷の移動を行うように形成されている。
【００７１】
例えば、動作中、制御器３１は、ユーザー入力デバイスから、命令信号９０を受け取る。それにより、制御器３１は、ある特定の形式（例えば、流量を増やす、流量を減らす、流量をゼロにする等）でサーボ弁アセンブリ２６−１、２６−２の動作を行う。
【００７２】
制御器３１は、また、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれから、位置信号９２−１及び９２−２を受信し、よって、制御器３１は、流体流路３４−１及び３４−２内の各弁部材３６−１及び３６−２のそれぞれの現在位置を決定することができる。
【００７３】
この制御器３１は、命令信号９０を位置信号９２−１及び９２−２と比較し、制御器が命令信号９０と位置信号９２−１及び９２−２の間に差を検出した場合、制御器３１は、制御信号９４をモーター２８に送信する。
【００７４】
固定子６０を介して制御器３１から受信した制御信号９４を受信すると、ローターアセンブリ６２は、固定子６０に対して相対的に回転する。
【００７５】
ローターアセンブリ６２の回転により、弁部材駆動部７４−１及び７４−２のそれぞれが、弁部材３６−１及び３６−２内で回転し、弁部材３６−１及び３６−２に付随している第一ピストン５６−１及び５６−２か、または、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随している第二ピストン５８−１及び５８−２に圧力負荷がかかる。どちらのピストンに圧力負荷がかかるかは、ローターアセンブリ６２の回転方向に依存する。
【００７６】
弁部材３６−１及び３６−２がそれぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内で平行移動可能である場合、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−１及び５６−２、または、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随する第二ピストン５８−１及び５８−２における弁部材駆動部７４−１及び７４−２により発生する力は、弁部材駆動部７４−１、７４−２上にあるピストン５６−１、及び５６−２、５８−１及び５８−２により発生する力と比較して、実質的に等しいか、またはそれよりも小さい。
【００７７】
従って、弁部材駆動部７４−１及び７４−２が、それぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２内で回転すると、その回転により、それぞれ対応する流体流路３４−１及び３４−２内において、弁部材３６−１及び３６−２を横方向に水平移動（７５）する。
【００７８】
このような横方向の水平移動により、加圧流体源３７−１、及び３７−２からそれぞれ対応する流体アクチュエータ３３−１及び３３−２へと流れる流体の流量を調整する。
【００７９】
ある構成において、圧力アセンブリ４６−１及び４６−２は、各サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２に対して、異物詰まり対処機能を持たせるように形成されるものであり、これにより、この弁部材が、対応する流路３４−１、または３４−２内において、平行移動することができたくなった場合、弁部材３６−１及び３６−２のうちの一つに含まれる弁部材駆動部７４−１若しくは７４−２の回転が可能となる。
【００８０】
例えば、流体流路３４−１において比較的大きな破片粒子が弁部材３６−１と対応するスリーブ３５の間につっかえてしまい、弁部材３６−１が流体流路３４−１に沿って長手方向に平行移動できず、事実上、スリーブ３５内に詰まってしまった場合を考えよう。
【００８１】
固定子６０を介して制御器３１から受信した制御信号９４に対応して、ローターアセンブリ６２は、固定子６０に対して相対的に回転する。
【００８２】
ローターアセンブリ６２の回転により、弁部材駆動部７４−１、及び７４−２がそれぞれ対応する弁部材３６−１及び３６−２内で回転し、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−１及び５６−２、あるいは、同じく弁部材３６−１及び３６−２に付随する第二ピストン５８−１及び５８−２に圧力負荷が発生する。どちらのピストンに負荷が発生するかは、ローターアセンブリ６２の回転方向に依存する。
【００８３】
第二弁部材３６−２が、流体流路３４−２内において平行移動可能である場合、弁部材３６−１及び３６−２に付随する第一ピストン５６−２、または、第二ピストン５８−２上の弁部材駆動部７４−２により発生する力は、対応する行き止まり部５７−２あるいは５９−２上のピストン５６−２あるいは５８−２により発生する力より小さいか、あるいは実質的に等しい。
【００８４】
しかしながら、第一弁部材３６−１は、流体流路３４−１内において、平行移動することができないので、弁部材駆動部７４−１が弁部材３６−１内で回転すると、弁部材駆動部７４−１が第一ピストン５６−１上、若しくは第二ピストン５８−１上に発生する力は、対応する行き止まり部５７−１または、５９−１上の第一ピストン５６−１または第二ピストン５８−１により予めもたらされる圧力負荷より大きくなる。
【００８５】
従って、弁部材駆動部７４−１は、第一ピストン５６−１あるいは第二ピストン５８−１を変位し、ローター６２は回転を続けることが可能となり、よって、ローター６２は、第二サーボ弁アセンブリ３２−２の第二弁部材３６−２の位置を制御することが可能となる。
【００８６】
このように、本例においては、第一弁部材３６−１が動作不能になった場合、圧力アセンブリ４６−１は、第二サーボ弁アセンブリが動作を継続することを可能にし、流体アクチュエーター３３を制御することが可能になる。
【００８７】
或る構成において、変位センサ３０−１及び３０−２は、また、どちらの弁部材３６−１、３６−２が動作不良になったか、あるいは詰まってしまったかを特定する機能を制御器３１に対して提供する。
【００８８】
例えば、動作中、制御器３１が制御信号９４をモーター２８に対して送信すると、制御器３１は、それぞれ対応する変位センサ３０−１、３０−２から位置信号１００−１、１００−２を受信する。
【００８９】
次に、制御器３１は、位置信号１００−１及び１００−２を、弁部材の反応解析モデルと比較し、特定の弁部材３６−１あるいは３６−２が平行移動をしたか、あるいは平行移動しなかったかを検出する。
【００９０】
弁部材の反応に関する解析モデルは、種々の方法で構築することが可能であるが、ある構成においては、解析モデルは、命令信号９０と位置信号１００−１及び１００−２間の誤差の経時的な減少に関するものである。
【００９１】
第一サーボ弁アセンブリ２６−１を例にとると、制御器３１が位置信号１００−１と解析モデルを比較した場合、制御器３１が命令信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が経時的に減少したことを検出した（即ち、制御信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が、５０ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃの時間幅でゼロになった）、と仮定しよう。
【００９２】
従って、制御器３１は、第一流体流路３４−１において、第一弁部材３６−１が平行移動したことを検出する。
【００９３】
一方、今度は、制御器３１が位置信号１００−１と解析モデルを比較した場合、制御器３１は、命令信号９０と位置信号１００−１の間の誤差が実質的に一定か、もしくは減少しない場合を仮定しよう。
【００９４】
このような減少しない誤差は、サーボ弁アセンブリ２６−１内における弁部材３６−１の実際の位置が、ユーザー入力機器から供給される弁部材３６−１の命令位置と対応しないことを示している。
【００９５】
この場合、上記の誤差が相対的に一定であるので、制御器３１は、第一流体流路３４−１内において、第一弁部材３６−１が平行移動しなかったと検出する。
【００９６】
或る構成において、制御器３１は、動作不能状態のサーボ弁アセンブリ内の圧力の調整が可能なように形成されており、これにより、圧力アセンブリ４６のピストン５６及び５８は、流路５０内を自由に動くことが可能となり、これにより、モーター２０と弁部材駆動部７４−１及び７４−２が、圧力アセンブリ４６に予めかけた圧力負荷を越えるような十分な圧力負荷を発生しなければならない、という条件を無くすか、或いは最小限にすることができる。
【００９７】
上記の例を続けて、制御器３１が第一弁部材３６−１が平行移動しなかったことを検出した場合、圧力アセンブリ４６−１により発生した第一予備圧力負荷を取り除くため、制御器３１は、流体源３７−１から第一サーボ弁アセンブリ２６−１までの供給管にある弁を作動させて供給圧力を止め、かつ、油圧流体を供給入力部３８−１から戻り入力部４４−１へと逃がし、よって、流路５０からの油圧流体圧力を除去し、かつ、異物詰まりが起こった第一弁部材４６−１のピストン５６−１及び５８−１上の圧力を除去する。
【００９８】
本発明の種々の実施例の特定の例を説明したが、当該技術の当業者は、添付した請求項に定義した発明の本質と範囲を逸脱することなく、形状や詳細に関する種々の変更が可能であるということは理解できるであろう。
【００９９】
例えば、上に示したように、第一流路部５１及び第二流路部５３内に含まれる圧力をかけられた流体は、ピストン５６及び５８のそれぞれに圧力負荷を発生し、かつ、これにより、ピストン５６及び５８は、弁部材３６内にある対応する行き止まり部５７、５９に対して予備圧力負荷を発生する。この説明は単なる例示にすぎない。
【０１００】
或る構成においては、弁部材３６の流路５０内に配置されたバネ材により、ピストン５６及び５８は、予備圧力負荷を弁部材３６内の行き止まり部５７及び５９に対して発生する。
【０１０１】
上に示したように、変位センサ３０−１及び３０−２は、線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）として形成されてもよい。
【０１０２】
或る構成においては、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれは、複数の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）にて形成されてもよい。
【０１０３】
例えば、変位センサ３０−１及び３０−２のそれぞれは、３個の別個の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）を有し、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内における弁部材３６−１及び３６−２の位置を検出する。
【０１０４】
変位センサ３０として、複数の線形可変変位変動子（ＬＶＤＴ）を使用することにより、変位計測の冗長度をもたせることができる。
【０１０５】
上に示したように、変位センサ３０−１、及び３０−２は、弁部材３６−１及び３６−２に結合されており、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内において、弁部材３６−１及び３６−２の位置を検出する。上記の記述は単なる例示にすぎない。
【０１０６】
或る構成においては、図４に示すように、回転センサ３０’は、直接駆動サーボ弁モーター２８上に配置されている。
【０１０７】
例えば、図４に示すように、ホール効果センサのような回転センサ３０’は、固定子６０上に配置される第一センサ要素、及び、ローターアセンブリ６２上に配置される第二要素を有してもよい。
【０１０８】
第二要素に対する第一要素の相対的な動きにより、回転センサ３０’は、サーボ弁アセンブリ２６−１及び２６−２内における弁部材３６−１及び３６−２の位置を示す信号を発生する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一端部及び第二端部が形成されたローター軸を有し、上記第二端部は上記第一端部の反対側にある、モーターと、
第一流体流路が形成された第一筐体及び、上記第一流体流路内に形成された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリであり、この第一弁部材は、上記第一弁部材に形成された行き止まり部に第一予備圧力負荷をかけるように形成された第一圧力アセンブリを有する第一サーボ弁アセンブリと、
第二流体流路が形成された第二筐体及び、上記第二流体流路に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリであり、この第二弁部材は、第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内に形成された行き止まり部にかけるように形成された第二圧力アセンブリを有する第二サーボ弁アセンブリ、とを有して成るサーボ弁であり、
上記モーターは、ローター軸が、（ｉ）上記第一弁部材が上記第一流体流路内において平行移動可能であり、上記第二弁部材が上記第二流体流路内において平行移動可能である場合、第一の力を上記第一圧力アセンブリ及び第二圧力アセンブリに対してかけ、この場合、第一の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられた上記第一予備圧力負荷、及び上記第二圧力アセンブリによりかけられた第二予備圧力負荷より小さいかもしくは等しいものであり、（ｉｉ）上記第一弁部材及び第二弁部材のうちの一つが対応する第一流体流路もしくは第二流体流路のいずれかにおいて平行移動可能でない場合、第二の力を、上記第一圧力アセンブリ及び第二圧力アセンブリのいずれかにかけるものであり、この場合、上記第二の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられた上記第一予備圧力負荷、及び上記第二圧力アセンブリによりかけられた第二予備圧力負荷のいずれかよりも大きいことが特徴である、サーボ弁。
【請求項２】
上記第一弁部材には、上記第一弁部材の長手方向軸にそって延びる第一弁部材流路が形成されており、
上記ローターの第一端部は、上記第一弁部材の上記第一弁部材流路内に配置された第一弁部材駆動部を有して形成され、
上記第一圧力アセンブリは、
上記第一弁部材の第一弁部材流路内に配置され、かつ、第一圧縮流体源と流体が通じているように配置された第一ピストンであり、この第一ピストンは、上記第一圧縮流体源により発生された第一予備圧力負荷を上記第一弁部材内の第一行き止まり部にかけるように形成された第一ピストンと、
上記第一弁部材の第一弁部材流路内に配置され、かつ、第一圧縮流体源と流体が通じているように配置された第二ピストンであり、この第二ピストンは、上記第一圧縮流体源により発生された第一予備圧力負荷を上記第一弁部材内の第二行き止まり部にかけるように形成された第二ピストンとを有して成るものであり、上記第二ピストンは、上記第一ピストンと反対側に存在するものである、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項３】
上記第二弁部材には、上記第二弁部材の長手方向軸にそって延びる第二弁部材流路が形成されており、
上記ローターの第二端部は、上記第二弁部材の上記第二弁部材流路内に配置された第二弁部材駆動部を有して形成され、
上記第二圧力アセンブリは、
上記第二弁部材の第二弁部材流路内に配置され、かつ、第二圧縮流体源と流体が通じているように配置された第一ピストンであり、この第一ピストンは、上記第二圧縮流体源により発生された第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内の第一行き止まり部にかけるように形成された第一ピストンと、
上記第二弁部材の第二弁部材流路内に配置され、かつ、第二圧縮流体源と流体が通じているように配置された第二ピストンであり、この第二ピストンは、上記第二圧縮流体源により発生された第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内の第二行き止まり部にかけるように形成された第二ピストンとを有して成るものであり、上記第二ピストンは、上記第一ピストンと反対側に存在するものである、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項４】
上記第一弁アセンブリに担持された第一変位センサであり、この第一変位センサは、上記第一流体流路内における上記第一弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成されたものである、第一変位センサと、
上記第二弁アセンブリに担持された第二変位センサであり、この第二変位センサは、上記第二流体流路内における上記第二弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成されたものである、第二変位センサとを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項５】
上記第一変位センサ、第二変位センサ、及びモーターと電気的に通信する制御器を有してなるサーボ弁であり、上記制御器は、
ユーザー入力機器からの命令信号を受信し、
上記第一変位センサからの第一位置信号を受信し、上記第二変位センサからの第二位置信号を受信し、
命令信号を第一位置信号及び第二位置信号と比較し、
命令信号と第一位置信号との差、及び、命令信号と第二位置信号との差を検出すると、制御信号をモーターに送信して、上記第一弁部材及び第二弁部材を命令位置に位置させる、請求項４に記載のサーボ弁。
【請求項６】
上記制御器は、上記第一変位センサから位置信号を受信し、
上記第一変位センサからの位置信号を上記第一弁部材の反応の解析モデルと比較し、
上記第一変位センサからの位置信号が上記第一弁部材からの反応の解析モデルと対応する場合、上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動したことを検出し、
上記第一変位センサからの位置信号が上記第一弁部材からの反応の解析モデルと対応しない場合、上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動しなかったことを検出するように形成された、請求項５に記載のサーボ弁。
【請求項７】
上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動しないことを検出した場合、上記制御器は、上記第一圧力アセンブリに対して、上記第一弁部材内の第一行き止まり部からの第一予備圧力負荷を除去させるように指示するように形成される、請求項６に記載のサーボ弁。
【請求項８】
上記制御器は、上記第二変位センサから位置信号を受信し、
上記第二変位センサからの位置信号を上記第二弁部材の反応の解析モデルと比較し、
上記第二変位センサからの位置信号が上記第二弁部材からの反応の解析モデルと対応する場合、上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動したことを検出し、
上記第二変位センサからの位置信号が上記第二弁部材からの反応の解析モデルと対応しない場合、上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動しなかったことを検出するように形成された、請求項５に記載のサーボ弁。
【請求項９】
上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動しないことを検出した場合、制御器は、上記第二圧力アセンブリに対して、上記第二弁部材内の第二行き止まり部からの第二予備圧力負荷を除去させるように指示するように形成される、請求項８に記載のサーボ弁。
【請求項１０】
上記第一変位センサは、少なくとも２つの線形可変変位変動子を有して構成される、請求項４に記載のサーボ弁。
【請求項１１】
上記第二変位センサは、少なくとも２つの線形可変変位変動子を有して構成される、請求項４に記載のサーボ弁。
【請求項１】
第一端部及び第二端部が形成されたローター軸を有し、上記第二端部は上記第一端部の反対側にある、モーターと、
第一流体流路が形成された第一筐体及び、上記第一流体流路内に形成された第一弁部材を有する第一サーボ弁アセンブリであり、この第一弁部材は、上記第一弁部材に形成された行き止まり部に第一予備圧力負荷をかけるように形成された第一圧力アセンブリを有する第一サーボ弁アセンブリと、
第二流体流路が形成された第二筐体及び、上記第二流体流路に配置された第二弁部材を有する第二サーボ弁アセンブリであり、この第二弁部材は、第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内に形成された行き止まり部にかけるように形成された第二圧力アセンブリを有する第二サーボ弁アセンブリ、とを有して成るサーボ弁であり、
上記モーターは、ローター軸が、（ｉ）上記第一弁部材が上記第一流体流路内において平行移動可能であり、上記第二弁部材が上記第二流体流路内において平行移動可能である場合、第一の力を上記第一圧力アセンブリ及び第二圧力アセンブリに対してかけ、この場合、第一の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられた上記第一予備圧力負荷、及び上記第二圧力アセンブリによりかけられた第二予備圧力負荷より小さいかもしくは等しいものであり、（ｉｉ）上記第一弁部材及び第二弁部材のうちの一つが対応する第一流体流路もしくは第二流体流路のいずれかにおいて平行移動可能でない場合、第二の力を、上記第一圧力アセンブリ及び第二圧力アセンブリのいずれかにかけるものであり、この場合、上記第二の力は、上記第一圧力アセンブリによりかけられた上記第一予備圧力負荷、及び上記第二圧力アセンブリによりかけられた第二予備圧力負荷のいずれかよりも大きいことが特徴である、サーボ弁。
【請求項２】
上記第一弁部材には、上記第一弁部材の長手方向軸にそって延びる第一弁部材流路が形成されており、
上記ローターの第一端部は、上記第一弁部材の上記第一弁部材流路内に配置された第一弁部材駆動部を有して形成され、
上記第一圧力アセンブリは、
上記第一弁部材の第一弁部材流路内に配置され、かつ、第一圧縮流体源と流体が通じているように配置された第一ピストンであり、この第一ピストンは、上記第一圧縮流体源により発生された第一予備圧力負荷を上記第一弁部材内の第一行き止まり部にかけるように形成された第一ピストンと、
上記第一弁部材の第一弁部材流路内に配置され、かつ、第一圧縮流体源と流体が通じているように配置された第二ピストンであり、この第二ピストンは、上記第一圧縮流体源により発生された第一予備圧力負荷を上記第一弁部材内の第二行き止まり部にかけるように形成された第二ピストンとを有して成るものであり、上記第二ピストンは、上記第一ピストンと反対側に存在するものである、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項３】
上記第二弁部材には、上記第二弁部材の長手方向軸にそって延びる第二弁部材流路が形成されており、
上記ローターの第二端部は、上記第二弁部材の上記第二弁部材流路内に配置された第二弁部材駆動部を有して形成され、
上記第二圧力アセンブリは、
上記第二弁部材の第二弁部材流路内に配置され、かつ、第二圧縮流体源と流体が通じているように配置された第一ピストンであり、この第一ピストンは、上記第二圧縮流体源により発生された第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内の第一行き止まり部にかけるように形成された第一ピストンと、
上記第二弁部材の第二弁部材流路内に配置され、かつ、第二圧縮流体源と流体が通じているように配置された第二ピストンであり、この第二ピストンは、上記第二圧縮流体源により発生された第二予備圧力負荷を上記第二弁部材内の第二行き止まり部にかけるように形成された第二ピストンとを有して成るものであり、上記第二ピストンは、上記第一ピストンと反対側に存在するものである、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項４】
上記第一弁アセンブリに担持された第一変位センサであり、この第一変位センサは、上記第一流体流路内における上記第一弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成されたものである、第一変位センサと、
上記第二弁アセンブリに担持された第二変位センサであり、この第二変位センサは、上記第二流体流路内における上記第二弁部材の相対位置を示す位置信号を発生するように形成されたものである、第二変位センサとを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項５】
上記第一変位センサ、第二変位センサ、及びモーターと電気的に通信する制御器を有してなるサーボ弁であり、上記制御器は、
ユーザー入力機器からの命令信号を受信し、
上記第一変位センサからの第一位置信号を受信し、上記第二変位センサからの第二位置信号を受信し、
命令信号を第一位置信号及び第二位置信号と比較し、
命令信号と第一位置信号との差、及び、命令信号と第二位置信号との差を検出すると、制御信号をモーターに送信して、上記第一弁部材及び第二弁部材を命令位置に位置させる、請求項４に記載のサーボ弁。
【請求項６】
上記制御器は、上記第一変位センサから位置信号を受信し、
上記第一変位センサからの位置信号を上記第一弁部材の反応の解析モデルと比較し、
上記第一変位センサからの位置信号が上記第一弁部材からの反応の解析モデルと対応する場合、上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動したことを検出し、
上記第一変位センサからの位置信号が上記第一弁部材からの反応の解析モデルと対応しない場合、上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動しなかったことを検出するように形成された、請求項５に記載のサーボ弁。
【請求項７】
上記第一流体流路内に配置される上記第一弁部材が平行移動しないことを検出した場合、上記制御器は、上記第一圧力アセンブリに対して、上記第一弁部材内の第一行き止まり部からの第一予備圧力負荷を除去させるように指示するように形成される、請求項６に記載のサーボ弁。
【請求項８】
上記制御器は、上記第二変位センサから位置信号を受信し、
上記第二変位センサからの位置信号を上記第二弁部材の反応の解析モデルと比較し、
上記第二変位センサからの位置信号が上記第二弁部材からの反応の解析モデルと対応する場合、上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動したことを検出し、
上記第二変位センサからの位置信号が上記第二弁部材からの反応の解析モデルと対応しない場合、上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動しなかったことを検出するように形成された、請求項５に記載のサーボ弁。
【請求項９】
上記第二流体流路内に配置される上記第二弁部材が平行移動しないことを検出した場合、制御器は、上記第二圧力アセンブリに対して、上記第二弁部材内の第二行き止まり部からの第二予備圧力負荷を除去させるように指示するように形成される、請求項８に記載のサーボ弁。
【請求項１０】
上記第一変位センサは、少なくとも２つの線形可変変位変動子を有して構成される、請求項４に記載のサーボ弁。
【請求項１１】
上記第二変位センサは、少なくとも２つの線形可変変位変動子を有して構成される、請求項４に記載のサーボ弁。
【図２】
【図３】
【図１】
【図４】
【図３】
【図１】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５０４９８５（Ｐ２０１１−５０４９８５Ａ）
【公表日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３４９８５（Ｐ２０１０−５３４９８５）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０３５８
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５１０１１９８８７）ウッドウォード エイチアールティー インコーポレイティド (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０３５８
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５１０１１９８８７）ウッドウォード エイチアールティー インコーポレイティド (8)
【Ｆターム（参考）】
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