Hydraulic actuator provided with a floating piston

本発明は、浮動ピストンを備えた油圧アクチュエータに関する。

ヘリコプターのような固定翼と回転翼とにおいて、パイロットは航空機を油圧アクチュエータを用いて飛行操作する。 一般的に、操縦翼面または回転翼のピッチを変えるとき、比較的高い機械効率がパイロットに提供され、パイロットの入力能力は、拡大または強化される。 たとえば、パイロットが機械的リンク機構にわずかな力（たとえばおよそ０．５ポンドの力）を加えると、油圧ブースト装置が操縦翼面または回転翼に比較的大きな力（たとえば２，０００から５，０００ポンドの力）を与える。

従来の油圧ブースト装置は、フライト・クリティカル故障モードを避けるように設計されている。 一般的にヘリコプターまたは航空機システムでは、複数の油圧アクチュエータは、冗長性を提供するために、構造的にまたは機械的に結合している。 油圧アクチュエータを駆動している一部の油圧システムが作動中に故障する場合には、そのような冗長性はヘリコプターの継続的な安全飛行を考慮している。

図１は、二重冗長性を操縦装置に与えるために利用される１種類の油圧アクチュエータシステム１０を例示する。 例示されるように、油圧アクチュエータシステム１０は２本の別々の油圧シリンダー１２、１４を備え、それらは図示されているようにいずれも並んで配置されるか、インラインタンデム配列であってもよい。 専用制御弁１６および油圧システム２０は第１油圧シリンダー１２を制御すると同時に、専用制御弁１８および油圧システム２２は第２油圧シリンダー１４を制御する。 制御弁とシリンダーとはいずれも構造的に結合され、二重冗長性のために同一の機能を実行する。 使用中、パイロットがレバー２４を作動させ、レバー２４は油圧システム２０および２２から油圧シリンダー１２、１４へと加圧流体の流れを制御するために第１および第２制御弁１６、１８の弁部２６を配置する。 それによってロッド端２８を通して操縦翼面の位置決めを制御する。 油圧システム２０または２２のうちのひとつに漏洩の発生またはポンプの故障があり、システム圧力が失われた場合、残りの機能している制御弁と油圧システムが、継続的に操作できるように加圧流体を、対応する油圧シリンダーへ供給する。 二重で独立した油圧アクチュエータシステム１０の使用は、一部の油圧アクチュエータシステム１０の故障の場合に、パイロットが航空機を操縦できる余地を残すことによって比較的高い安全性を提供する。

図２は、二重冗長性を提供するために利用されるもう一種類の油圧アクチュエータシステム５０を例示する。 例示されるように、油圧アクチュエータシステム５０は単一制御弁５４を備えた単一油圧シリンダー５２を備える。 油圧アクチュエータシステム５０はまた、切替弁６０を通って油圧シリンダー５２と流体連結する第１および第２油圧システム５６、５８を備える。 切替弁６０は、油圧アクチュエータシステム５０においてフェイルオーバー冗長性を提供する。 たとえば、例示されるように、切替弁６０は制御弁５４に対して第一圧縮位置に配置されており、加圧流体を第１油圧システム５６と油圧シリンダー５２との間に流れさせるようにしている。 パイロットがレバー６２を作動させ、レバー６２は制御弁５４の弁部６４の位置を第１油圧システム５６から油圧シリンダー５２へと加圧流体の流れを制御するように調整する。 同様に、油圧シリンダー５２は、ロッド端６８の位置決めを制御する。 油圧システム５６が故障を生じた場合、切替弁６０は加圧流体を第２油圧システム５８と油圧シリンダー５２との間に流れさせるようにバネ７０を通って第２の延長した位置へ移動する。 切替弁６０と結合した単一制御弁５４の使用は、比較的低いコストと低重量でシステム５０に相応の冗長性を提供する。

従来の油圧アクチュエータシステムでは、様々な不備がある。 たとえば、図１の油圧アクチュエータシステム１０はシステム１０の全重量とコストを増大させる。 それは油圧シリンダー１２、１４の各々が重複した作業をし、必須の出力能力に１つのシステム動作だけを提供するために等しい大きさでなければならないからである。 したがって、油圧シリンダー１２、１４の各々は、ローターのような操縦翼面を作動するのに必要な力の２倍を生じさせることを要求される。 たとえば、２，０００ポンド力の出力が操縦翼面を制御するのに要求されると仮定する。 油圧シリンダー１２、１４の各々は、ローターの制御作動に２，０００ポンド力を提供するために等しい大きさでなければならず、両方の油圧システム操作では必要な力の２倍が生じる。 したがって支持航空機構造と連動は、必要な力の２倍（合計４，０００ポンド力）を支持するように設計されなければならず、また油圧シリンダー１２、１４の両方が操作可能であるときに大きな力の出力に耐えるように設計されなければならない。

別の例では、図２の油圧システム５０は単一制御弁５４を備えた単一油圧シリンダー５２を備え、第１および第２油圧システム５６、５８のうちの一つが切替弁６０によって加圧流体を油圧シリンダー５２へ供給する。 単一油圧シリンダー５２と単一制御弁５４の使用は、油圧システム５０と関連した重量とコストを下げるが、単一切替弁６０の使用はあるシステムからもう一つへ切り替えるときに生じる過渡信号によりシステム安全性を縮小することができる。 第１油圧システム５６のような一方のシステムの故障は感知され、確認され、止められなければならず、第２油圧システム５８のようなもう一方のシステムは操縦翼面の制御を回復するため素早く切り替えられなければならない。 しかしながら、単一制御弁５４は現在の連邦航空局（ＦＡＡ）における独立制御弁の条件を満たさない。 ＦＡＡは、このような構造を重要な飛行制御アプリケーションとして容認できないと判断しており、これは切替弁６０が稼働中に故障した場合、全システムが動作不可能になるからである。

従来の油圧アクチュエータシステムに見られる従来の油圧アクチュエータとは対照的に、本発明の実施例は、単一油圧シリンダーで必要とされるほぼ同じスペースの中で、冗長なブースト制御を航空機に提供する油圧アクチュエータに関する。 油圧アクチュエータは筐体と、筐体内に配置されたピストンアセンブリとを備える。 ピストンアセンブリはラムと、ラムに固定された第１ピストンと、ラム上に配置された第２および第３ピストンとを備え、該第２および第３ピストンはラムの縦軸に対して平行移動できる。 ピストンは、２本の別々の油圧アクチュエータシリンダーを形成する。 このような構成は油圧アクチュエータの重量と寸法の縮小をもたらし、機能しない第１油圧アクチュエータと機能する第２油圧アクチュエータとの間で自動的に切り替わることによって、油圧アクチュエータと関連したどちらの油圧システムの故障の場合にでも、フェイルセーフ冗長性を提供する。 一方の油圧システムが活発に作動しているとき、もう一方の油圧システムの故障の場合には、油圧アクチュエータは粘性減衰損失を招かない。 したがって、本発明の油圧アクチュエータは、切替弁の使用を必要としない。 従来のデュアルアクチュエータに必要とされるような２倍の出力負荷とは対照的に、油圧アクチュエータの構成はまた、油圧アクチュエータに可変翼の構成要素を作動させるために必要とされる出力負荷だけを提供できる。 言い換えると、使用中、両方の油圧システムが加圧されても、あるいは一つの油圧システムだけが加圧されても、油圧アクチュエータは同じ出力能力を発生する。 したがって、本発明における油圧アクチュエータの構成は、より軽量な航空機構造とハードウェアへの連結を可能にし、それにより最適サイジングを航空機に提供する。

さらに、従来の油圧アクチュエータシステムに見られる従来の油圧アクチュエータとは対象的に、本発明の油圧アクチュエータの実施例は、従来のデュアルアクチュエータに見られる熱安全性、抗キャビテーション、バイパス、シャットオフまたは逆止弁の必要性なしに航空機に冗長なブースト制御を提供する。 したがって、本発明の油圧アクチュエータを製造するのに必要とされた複雑性の削減と部品の数の削減により、本発明の油圧アクチュエータは、製造業者にとって製造するのに費用が少なくて済む。

ある構成において、油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。 油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。 第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。

ある構成において、サーボ弁は第１流体経路を形成する第１筐体を有する第１サーボ弁アセンブリと、第２流体経路を形成する第２筐体を有する第２サーボ弁アセンブリと、第１サーボ弁アセンブリと第２サーボ弁アセンブリとの流体伝達のための油圧アクチュエータとを備える。 油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。 油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。 第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。

ある構成において、油圧アクチュエータシステムは第１加圧流体源と、第２加圧流体源と、第１流体経路を形成する第１筐体を有する第１サーボ弁アセンブリと、第１加圧流体源との流体伝達のために配置された第１サーボ弁アセンブリと、第２流体経路を形成する第２筐体を有する第２サーボ弁アセンブリと、第２加圧流体源との流体伝達のために配置された第２サーボ弁アセンブリとを備える。 油圧アクチュエータシステムは、第１サーボ弁アセンブリと第２サーボ弁アセンブリとの流体伝達のための油圧アクチュエータを備える。 油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。 油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。 第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１サーボ弁アセンブリを通って第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリを通って第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１サーボ弁アセンブリを経由した第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリを経由した第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。

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、主要部を描写するとき、強調をおこなっている。

二重油圧システムを備えた二重油圧シリンダーを有する油圧アクチュエータシステムの従来技術を示す図である。

単一油圧シリンダーと、二重油圧システムの間に配置された切替弁を有する油圧アクチュエータシステムの従来技術を示す図である。

二つの平行移動可能なピストンを備えた単一油圧シリンダーを有する油圧アクチュエータシステムを示す図である。

待避コマンドに応じた油圧シリンダーの動作を表す、図３の油圧アクチュエータシステムを示す図である。

第１システムの圧力損失に応じ、かつ、待避コマンドに応じた、ラムに関連する油圧シリンダー内の第１平行移動可能ピストンの動作を表す、図３の油圧アクチュエータシステムを示す図である。

第１システムの圧力損失に応じ、かつ、待避コマンドに応じた、油圧シリンダー内の第１平行移動可能ピストンのさらなる動作を表す、図５の油圧アクチュエータシステムを示す図である。

第１システムの圧力損失に応じ、かつ、拡張コマンドに応じた、ラムに関連する油圧シリンダー内の第２浮動ピストンの動作を表す、図６の油圧アクチュエータシステムを示す図である。

本発明の実施例は、単一油圧シリンダーで必要とされるほぼ同じスペースの中で、冗長なブースト制御を航空機に提供する油圧アクチュエータに関する。 油圧アクチュエータは筐体と、筐体内に配置されたピストンアセンブリと、を備える。 ピストンアセンブリはラムと、ラムに固定された第１ピストンと、ラム上に配置された第２および第３ピストンと、を備え、該第２および第３ピストンはラムの縦軸に対して平行移動できる。 ピストンは、２本の別々の油圧アクチュエータシリンダーを形成する。 このような構成は油圧アクチュエータの重量と寸法の縮小をもたらし、機能しない第１油圧アクチュエータと機能する第２油圧アクチュエータとの間で自動的に切り替わることによって、油圧アクチュエータと関連したどちらの油圧システムの故障の場合にでも、フェイルセーフ冗長性を提供する。 他の油圧システムが活発に作動しているとき、油圧アクチュエータは一つの油圧システムの故障の場合には粘性減衰損失を招かない。 したがって、本発明の油圧アクチュエータは、切替弁の使用を必要としない。 従来のデュアルアクチュエータに必要とされるような倍の出力負荷とは対照的に、油圧アクチュエータの構成もまた、油圧アクチュエータに可変翼の構成要素を作動させるために必要とされる出力負荷だけを提供させる。 言い換えると、使用中、両方の油圧システムが加圧されても、あるいは一つの油圧システムだけが加圧されても、油圧アクチュエータは同じ出力能力を発生する。 したがって、本発明における油圧アクチュエータの構成は、より軽量な航空機構造とハードウェアへの連結を可能にし、それにより最適サイジングを航空機に提供する。

図３から図７は、本発明の実施例に従って、油圧アクチュエータシステム９０の配置を示す。 図３に関して、便宜上、油圧アクチュエータシステム９０は、第１アクチュエータサブシステム９２と、第２アクチュエータサブシステム９４と、油圧アクチュエータ１０４とを備え、該油圧アクチュエータは、ヘリコプターに関連したローターまたは航空機に関連した操縦翼面のような可変翼の構成要素を動作するように構成される。

第１および第２アクチュエータサブシステム９２、９４の各々は、対応する第１および第２ポンプ１３２、１３４に加えて、第１および第２液だめ部１２８、１３０をそれぞれ備える。 集合的に、第１液だめ部１２８と第１ポンプ１３２は第１加圧流体源を形成し、さらに第２液だめ部１３０と第２ポンプ１３４は第２加圧流体源を形成する。 各々のポンプ１３２、１３４は、対応する液だめ部１２８、１３０から対応するサーボ弁アセンブリ１０６、１０８まで流体を送出するように構成される。 たとえば、第１液だめ部１２８は、第１ポンプ１３２を通ってサーボ弁アセンブリ１０６に流体を送出するために伝送線路または導管１３６を備え、さらに第２液だめ部１３０は、第２ポンプ１３４を通ってサーボ弁アセンブリ１０８に流体を送出するために伝送線路または導管１３８を備える。 各々のポンプ１３２、１３４はまた、戻り配管または導管１４０、１４２を通ってサーボ弁アセンブリ１０６、１０８から、対応する液だめ部１２８、１３０へと流体を供給するように構成される。 たとえば、第１液だめ部１２８は、ポンプ１３２を通ってサーボ弁アセンブリ１０６から流体を受け入れるために戻り配管１４０を備え、さらに第２液だめ部１３０は、ポンプ１３４を通ってサーボ弁アセンブリ１０８から流体を受け入れるために戻り配管１４２を備える。

上述のとおり、第１および第２アクチュエータサブシステム９２、９４の各々は、それぞれ第１および第２サーボ弁アセンブリ１０６、１０８を備え、作動中、油圧アクチュエータ１０４の冗長制御を提供する。 各々のサーボ弁アセンブリ１０６、１０８は、それぞれ筐体１１０、１１２を有し、各々の筐体１１０、１１２はそれぞれ流体経路１１４、１１６を形成する。 各々の筐体１１０、１１２はまた、対応するスリーブ１１８、１２０を備え、スプールのような弁部材１２２は対応する流体経路１１４、１１６内に配置される。 各々のスリーブ１１８、１２０は、対応する液だめ部１２８、１３０に、各々のサーボ弁アセンブリ１０６、１０８の一組の流体継手のポートを形成する。 たとえば、第１スリーブ１１８は、方向逆止弁１４１と伝送線路１３６との流体伝達のために配置された一組の伝送ポート１３１−１を形成する。 ある構成において、方向逆止弁１４１は、図示されるとおり、第１液だめ部１２８から油圧アクチュエータ１０４へと伝送線路１３６に沿って流体を流すことができる弁部材１４７を付勢するように構成されるバネ１４５を備え、伝送線路１３６を通って油圧アクチュエータ１０４から第１液だめ部１２８まで流体の流れを最小限に抑えるか、止める。 第１スリーブ１１８はまた、戻り配管１４０との流体伝達のために配置された一組の戻りポート１３３−１を形成する。

第２スリーブ１２０は、方向逆止弁１４３と伝送線路１３８との流体伝達のために配置された一組の伝送ポート１３１−２を形成する。 方向逆止弁１４３は、第２液だめ部１３０から油圧アクチュエータ１０４へと伝送線路１３８に沿って流体を流すことができ、伝送線路１３８を通って油圧アクチュエータ１０４から第２液だめ部１３０まで流体の流れを最小限に抑えるか、止める。 第２スリーブ１２０はさらに、戻り配管１４２との流体伝達のために配置された一組の戻りポート１３３−２を形成する。 さらに、各々のスリーブ１１８、１２０は、油圧アクチュエータ１０４に、各々のサーボ弁アセンブリ１０６、１０８の一組の流体継手のポートを形成する。 たとえば、第１スリーブ１１８は、油圧アクチュエータ１０４との流体伝達のために配置された第１アクチュエータポート１３５−１と第２アクチュエータポート１３７−１を形成し、さらに第２スリーブ１２０は、同様に油圧アクチュエータ１０４との流体伝達のために配置された第１アクチュエータポート１３５−２と第２アクチュエータポート１３７−２を形成する。

弁部材１２２は、ポンプ１３２、１３４および液だめ部１２８、１３０から対応するサーボ弁アセンブリ１０６、１０８を通って油圧アクチュエータ１０４へと流れる流体流動量を測定するように構成される。 たとえば、弁部材１２２は、アクチュエータ１２５に一端で固定される。 オペレーターによるアクチュエータ１２５の動きは、弁部材１２２を流体経路１１４、１１６内で長手方向に平行移動させ、第１および第２の一組の伝送および戻りポート１３１、１３３と、第１および第２の一組のアクチュエータポート１３５、１３７との間の流体の入りを制御し、それによって油圧アクチュエータ１０４を制御する。

油圧アクチュエータ１０４は、ローターのような可変翼の構成要素を固定する筐体１５０と、筐体１５０によって形成されるチャンバー１５３を通じて伸びる伸長軸またはラム１５２とを備える。 油圧アクチュエータ１０４の筐体１５０は、使用中、弁部材１２２の作動に応じてラム１５２の縦軸１６８に対して平行移動するように構成される。

油圧アクチュエータ１０４は、チャンバー１５３を別々のセクションまたはチャンバー部に分けるピストンを備える。 たとえば、例示されるように、油圧アクチュエータ１０４は、筐体１５０内に配置される第１ピストン１５４と、第２または待避ピストン１５６と、第３または拡張ピストン１５８とを備える。 第１ピストン１５４はラム１５２に固定され、第２ピストン１５６に対して筐体１５０内の第１チャンバー部１６０を形成し、第３ピストン１５８に対して筐体１５０内の第２チャンバー部１６２を形成する。 集合的に、第１および第２チャンバー部は、第１アクチュエータ容量を形成する。 ある構成において、第１ピストン１５４は、第１ピストン１５４と筐体１５０の内壁１６６との間に配置されたＯリングのような密封要素１６４を備える。 密封要素１６４は、チャンバー１６０、１６２内で十分な流体圧力を維持するために、作動中、第１および第２チャンバー１６０、１６２の間で、流体の流れを最小限に抑える。

第２および第３ピストン１５６、１５８は、ラム１５２上に移動可能に配置される。 たとえば、以下に詳細に説明するように、第２および第３ピストン１５６、１５８はラム１５２の縦軸１６８に沿って平行移動するように構成され、たとえば第１アクチュエータサブシステム９２の故障に起因する。 図６に最も良く例示されるように、第２ピストン１５６は、筐体１０４の第１端壁１７２に対して筐体１５０内で第３チャンバー部１６０を形成する。 さらに、図７に最も良く例示されるように、第３ピストン１５８は、筐体１５０の第２端壁１７６に対して第４チャンバー部１７４を形成する。 集合的に、第３および第４チャンバー部は、第２アクチュエータ容量を形成する。

図３に戻り、第２および第３ピストン１５６、１５８がラム１５２上に移動可能に配置されると同時に、ピストン１５６、１５８はそれぞれ第３および第４チャンバー部１７０、１７４へ、または、第３および第４チャンバー部１７０、１７４から流体の流れを最小限に抑えるために密封要素を備える。 たとえば、第２ピストン１５６は、ラム１５２と第２ピストン１５６との間に配置されたＯリングのような第１密封要素１８０と、第２ピストン１５６と筐体１５０の内壁１６６との間に配置されたＯリングのような第２密封要素１８２と、を備える。 また、第３ピストン１５８は、ラム１５２と第３ピストン１５８との間に配置されたＯリングのような第１密封要素１８４と、第３ピストン１５８と筐体１５０の内壁１６６との間に配置されたＯリングのような第２密封要素１８６と、を備える。

上述のとおり、油圧アクチュエータ１０４は、サーボ弁アセンブリ１０６、１０８を通って液だめ部１２８、１３０に流動的に連結する。 ある構成において、第１サーボ弁アセンブリ１０６は、さまざまな方法で加圧流体を筐体１５０の第１および第２チャンバー部１６０、１６２へ供給することができ、さらに第１サーボ弁アセンブリ１０６は、ラム１５２を通って第１および第２チャンバー部１６０、１６２へ、または、第１および第２チャンバー部１６０、１６２から、加圧流体を供給する。 たとえば、図３に例示されるように、ラム１５２は、ラム１５２の外周部周辺に配置され、第１チャンバー部１６０および第１アクチュエータポート１３５−１との流体伝達のために配置された、第１チャンネル１９０を備える。 ラム１５２はまた、縦軸１６８に沿ってラム１５２内に配置され、筐体１５０の第２チャンバー部１６２との流体伝達のため、および第２アクチュエータポート１３７−１との流体伝達のために配置された第２チャンネル１９２を形成する。

さらに、ある構成において、第２サーボ弁アセンブリ１０８は、さまざまな方法で加圧流体を筐体１５０の第３および第４チャンバー部１７０、１７４へ供給することができ、さらに第２サーボ弁アセンブリ１０８は、第２および第３ピストン１５６、１５８と端壁１７２、１７６との間にそれぞれ配置されたポート１９６、１９８を通って第３および第４チャンバー部１７０、１７４へ、または、第３および第４チャンバー部１７０、１７４から、加圧流体を供給する。 たとえば、第１ポート１９６は、第１対応または適応チャンネル２０２を通って第２サーボ弁アセンブリ１０８のスリーブ１２０の第１アクチュエータポート１３５−２との流体伝達のために配置され、さらに第２ポート１９８は、第２対応チャンネル２０４を通って第２サーボ弁アセンブリ１０８のスリーブ１２０の第２アクチュエータポート１３７−２との流体伝達のために配置される。

図３に示される構成において、サーボ弁アセンブリ１０６、１０８および油圧アクチュエータ１０４は、中立位置に配置される。 そのような位置決めでは、第１サーボ弁アセンブリ１０６を通って第１液だめ部１２８およびポンプ１３２によって供給されるように、油圧アクチュエータ１０４の第１チャンバー１６０内の流体圧力は、第２チャンバー１６２内の流体圧力と実質的に等しい。 さらに、第２サーボ弁アセンブリ１０８を通って第２液だめ部１３０によって第３および第４チャンバー１７０、１７４へ供給される流体圧力は、第１および第２チャンバー１６０、１６２に含まれる流体圧力より少ない。 通常動作においては、この圧力差は、密封部材１８２、１８６と筐体１５０の内壁１６６との間の摩擦力とともに、それぞれ端壁１７２、１７６の近傍に位置した第２および第３ピストン１５６、１５８を保持する。 したがって、通常の動作状況下では、サーボ弁アセンブリ１０６、１０８が中立位置に配置されているとき、筐体１５０は、単なる例示にすぎないが、起点２０６によって参照された中立または開始位置に配置される。

標準または通常動作中（すなわち第１および第２アクチュエータサブシステム９２、９４の両方ともが動作しているとき）、第１アクチュエータサブシステム９２は、流体工学的に油圧アクチュエータ１０４を動かし、第１アクチュエータサブシステム９２の一つ以上の構成要素の故障の場合に第２アクチュエータサブシステム９４が予備増圧を油圧アクチュエータ１０４へ供給する。 あるいは、その逆の場合もまた同様である。 したがって、標準動作中、オペレーターはヘリコプターのローターのような可変翼の構成要素を動作するために、待避コマンドあるいは拡張コマンドのいずれかを油圧アクチュエータシステム９０に与えることができる。

図４は、オペレーターが待避コマンドを油圧アクチュエータシステム９０に与えるとき通常動作中の油圧アクチュエータ１０４の反応を例示する。 使用中、たとえば、オペレーターは、＋Ｘ方向２０８に沿ってアクチュエータ１２５を回転させることによって待避コマンド２０７を油圧アクチュエータシステム９０に与え、それによって弁部材１２２が＋Ｘ方向２０８に沿って流体経路１１４、１１６内で長手方向に平行移動する。 第１アクチュエータサブシステム９２に関して、弁部材１２２の平行移動は、伝送ポート１３１−１を通って液だめ部１２８から受け取られる比較的高い圧力流体を、第２アクチュエータポート１３７−１およびラム１５２の第１チャンネル１９０を通って油圧アクチュエータ１０４の第１チャンバー部１６０へ運ぶ。 また第１アクチュエータサブシステム９２に関して、弁部材１２２の平行移動は、油圧アクチュエータ１０４の第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を、ラム１５２の第２チャンネル１９２および第１アクチュエータポート１３７−１を通って戻りポート１３３−１へ運ぶ。 さらに、オペレーターが油圧アクチュエータシステム９０に待避コマンド２０７を与えるとき、第２アクチュエータサブシステム９４に関して、＋Ｘ方向２０８に沿った弁部材１２２の平行移動は、伝送ポート１３１−２を通って液だめ部１３０から受け取られる比較的高い圧力流体を、第１ポート１３５−２および適応チャンネル２０２を通って油圧アクチュエータ１０４の第３チャンバー部１７０へ運ぶ。 また第２アクチュエータサブシステム９４に関して、＋Ｘ方向２０８に沿った弁部材１２２の平行移動は、油圧アクチュエータ１０４の第４チャンバー部１７４内に含まれる流体を、第２アクチュエータポート１３７−２および適応チャンネル２０４を通って戻りポート１３３−２へ運ぶ。

上述のとおり、通常の動作状況下では、第１アクチュエータサブシステム９２の流体圧力は第２アクチュエータサブシステム９４の流体圧力より大きい。 したがって、使用中、第１および第２チャンバー部１６０、１６２の両側内の流体圧力は、第３および第４チャンバー部１７０、１７４内の流体圧力より大きい。 したがって、第１および第２チャンバー部１６０、１６２内の流体圧力は、動作中、油圧アクチュエータ１０４の第１および第２端壁１７２、１７６（すなわち、グランドパッキン押さえ）に対して第２および第３ピストン１５５、１５８を維持するのに役立つ。 さらに、通常の動作状況下では、第１アクチュエータサブシステム９２は、油圧アクチュエータ１０４を駆動する。 たとえば、第１チャンバー部１６０内の流体圧力の増加および第２チャンバー部１６２内の流体圧力の減少は、油圧アクチュエータ１０４を開始位置２０６およびラム１５２に対して、方向２１０に沿って（すなわち、−Ｘ方向２０９に沿って）平行移動させ、それによってたとえばローターまたは操縦翼面のような可変翼の構成要素が動作する。 第２アクチュエータサブシステム９４（すなわち、第２液だめ部１３０と、第２ポンプ１３４と、第２サーボ弁アセンブリ１０８）は、第１アクチュエータサブシステム９２の一つ以上の構成要素の故障の場合に予備増圧を油圧アクチュエータ１０４へ供給する。

図３に関して、第１アクチュエータサブシステム９２の一つ以上の構成要素が動作不可能な場合、例えばポンプ１３２の故障によって、または、伝送線路１３６、１４０の漏洩に起因するものとして、第２サーボ弁アセンブリ１０８は、第２および第３ピストン１５６、１５８によって油圧アクチュエータ１０４の動作を制御するように構成される。 図５から７は、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への油圧アクチュエータ１０４の制御の推移を例示する。 後述するように、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への油圧アクチュエータ１０４の制御の完全な推移は、即時ではない。 たとえば、第１アクチュエータサブシステム９２から発生して油圧アクチュエータ１０４内の第１および第２チャンバー部１６０、１６２内に残った流体は、油圧アクチュエータ１０４が待避位置と拡張位置との間で循環するように、油圧アクチュエータ１０４から徐々に押し出される。 ある構成において、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への制御の完全な推移は、アクチュエータ１２５の一回の拡張ストロークに続く、アクチュエータ１２５の一回の待避ストロークにより完了する。 第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への油圧アクチュエータ１０４の制御の推移が徐々に進むので、推移の過渡効果はごくわずかであり、したがって、オペレーターに透過的である。

図５は、第１アクチュエータサブシステム９２が、第１アクチュエータシステム９２流体圧力が第２アクチュエータサブシステム９４の流体圧力よりも低下するように圧力損失を受ける場合の油圧アクチュエータシステム９０を例示する。 オペレーターが油圧アクチュエータシステム９０に待避コマンド２０７を与えるとき、第２アクチュエータサブシステム９４に関して、弁部材１２２は、比較的高い圧力流体を、伝送ポート１３１−２を通って第２液だめ部１３０から油圧アクチュエータ１０４の第３チャンバー部１７０へ運ぶ。 さらに、第１アクチュエータサブシステム９２に関して、オペレーターが待避コマンド２０７を与えるとき、弁部材１２２の平行移動は、油圧アクチュエータ１０４の第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を、ラム１５２の第２チャンネル１９２を通って第１液だめ部１２８へ運ぶ。 第１チャンバー部１６０に含まれる流体に関して、方向逆止弁１４１は、油圧アクチュエータ１０４が待避して外部から負荷をかける支持をするために第１チャンバー部１６０からの流体の流れを最小限に抑えるか、止めるためにラム１５２の第１チャンネル１９０を密封するように動作する。

図６で示されるように、オペレーターが油圧アクチュエータシステム９０に待避コマンド２０７を与えるとき、加圧流体は第３チャンバー部１７０に流れ込む。 第３チャンバー部１７０内の圧力の増加で、圧力は第２ピストン１５６上の密封部材１８２によって引き起こされる摩擦力を上回り、第２ピストン１５６はラム１５２の縦軸に沿って平行移動する。 第１チャンバー部１６０内に含まれる流体は、第２ピストン１５６で発生する負荷を支持し、負荷を第１ピストン１５４に分散する。 したがって、それに応じて、油圧アクチュエータ筐体１５０は、ローターまたは操縦翼面のような可変翼の構成要素の位置を調節するために、開始位置２０６およびラム１５２に対して方向２１０に沿って（すなわち、−Ｘ方向２０９に沿って）平行移動する。 同時に吸い戻す間、図６で示されるように、筐体１５０の平行移動に応じて、第１ピストン１５４は、第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を第１液だめ部１２８に排出させる。 図６で示すように、第１ピストン１５４が第２ピストン１５６と接触するまで、流体は第２チャンバー部１６２から第１液だめ部１２８へと流れる。

第１アクチュエータサブシステム９２に圧力の低下が認められたあと、図７は油圧アクチュエータシステム９０のさらなる動作を例示する。 使用中、オペレーターは油圧アクチュエータシステム９０に拡張コマンド２２０を与える。 オペレーターが油圧アクチュエータシステム９０に拡張コマンド２２０を与えるとき、第２アクチュエータサブシステム９４に関して、弁部材１２２は、比較的高い圧力流体を、伝送ポート１３１−２を通って第２液だめ部１３０から油圧アクチュエータの第４チャンバー部１７４へ運び、第３チャンバー部１７０内に含まれる流体を第２液だめ部１３０へ運ぶ。 さらに、第１アクチュエータサブシステム９２に関して、オペレーターが拡張コマンド２２０を与えるとき、弁部材１２２の平行移動は、第１チャンバー部１６０内に含まれる流体を、ラム１９０の第１チャンネルを通って第１液だめ部１２８へ運ぶ。

図７で示されるように、加圧流体が第４チャンバー部１７４に流れ込むとき、第３チャンバー部１７０内の圧力の増加は、第３ピストン１５８上の密封部材１８６によって引き起こされる摩擦力を上回り、第３ピストン１５８はラム１５２の縦軸に沿って平行移動する。 この第３ピストン１５８の平行移動は、第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を第１液だめ部１２８に流れ込ませる。 第３ピストン１５８の平行移動はまた、第３ピストン１５８に、第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を通って第１ピストン１５４に対して負荷を発生させる。 第１ピストン１５４がラム１５２に固定されるので、第４チャンバー部１７２内の増加した圧力に応じて、油圧アクチュエータ筐体１５０は、ローターのような可変翼の構成要素の位置を調節するために、開始位置２０６および方向２１０に沿ったラム１５２に対して方向２２２に沿って（すなわち、＋−Ｘ方向２０８に沿って）平行移動する。

第３ピストン１５８が、第２チャンバー部１６２内に含まれる流体を、第２チャンバー部１６２から排出させるとき、第３ピストン１５８が第１ピストン１５４と接触するまで、第３ピストン１５８はラム１５２の縦軸に沿って平行移動する。 この時点で、ラム１５２の縦軸に沿った第３ピストン１５８のさらなる平行移動は、第１ピストン１５４に対して負荷を発生し、ラム１５２に対して筐体１５０のさらなる平行移動を引き起こす。 第１ピストン１５４の近傍に配置された第２および第３浮動ピストン１５６、１５８で、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への油圧アクチュエータ１０４の動作の推移が完了したと考えられる。 したがって、図７で例示されるように、第２アクチュエータサブシステムは完全に油圧アクチュエータ１０４を制御する。

固定第１ピストン１５４と油圧アクチュエータ１０４の一部としての可動第２および第３ピストン１５６、１５８との使用は、単一油圧アクチュエータシリンダーのスペース内で、２本の別々の油圧アクチュエータシリンダーを作製する。 たとえば、第１ピストン１５４と、第１ピストン１５４と第２ピストン１５６との間に形成される第１チャンバー部１６０と、第１ピストン１５４と第３ピストン１５８との間に形成される第２チャンバー部１６４とは、第１油圧シリンダーを形成する。 さらに、第２ピストン１５６と端壁１７２との間に形成される第２ピストン１５６および第３チャンバー部１７０との連結も、同様に第３ピストン１５８と第２端壁１７６との間に形成される第３ピストン１５８および第４チャンバー部１７４との連結も、第２油圧シリンダーを形成する。 このような油圧アクチュエータ１０４の配置は、従来の油圧シリンダー（たとえば、図１に図示するような）と比較して油圧アクチュエータ１０４の寸法と重量を縮小させる。 さらに、可動第２および第３ピストン１５６、１５８は、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への油圧アクチュエータ１０４の制御の比較的速やかな推移を可能にし、油圧アクチュエータ１０４および関連した可変翼の構成要素のユーザー制御を保持させ、そのとき第１アクチュエータサブシステムの一部は動作不可能になる。 従来のデュアルアクチュエータに必要とされるような倍の出力負荷とは対照的に、油圧アクチュエータの構成もまた、油圧アクチュエータに可変翼の構成要素を作動させるために必要とされる出力負荷だけを提供させる。 したがって、本発明における油圧アクチュエータの構成は、より軽量な航空機構造とハードウェアへの連結を可能にし、それにより最適サイジングを航空機に提供する。

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。

たとえば、上述のとおり、図４は、オペレーターが待避コマンド２０７を油圧アクチュエータシステム９０に与えるとき通常動作中の油圧アクチュエータ１０４の反応を例示する。 待避コマンドを図４において説明したが、当業者は、動作中オペレーターが拡張コマンド（たとえば、相対する待避コマンド２０７）を、油圧アクチュエータ筐体１５２を延長した位置に配置するように油圧アクチュエータシステム９０に与えられることを理解できるであろう。

別の例では、上述のとおり、第１アクチュエータサブシステム９２が動作不可能になる場合、第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４への制御の完全な推移は、アクチュエータ１２５の一回の拡張ストロークに続く、アクチュエータ１２５の一回の待避ストロークにより完了する。 この記述は単なる例示にすぎない。 ある構成において、動作中、オペレーターは油圧アクチュエータシステム９０に一連の比較的簡潔な拡張および待避コマンドを与え、油圧アクチュエータ１０４の制御を第１アクチュエータサブシステム９２から第２アクチュエータサブシステム９４へ推移させる。 オペレーターは油圧アクチュエータシステム９０に拡張および待避コマンドを交互に連続して与えられるが、当業者はユーザーがどんな順序で油圧アクチュエータシステム９０に拡張および待避コマンドを与えられるかを理解できるであろう。

上述のとおり図３から７に関して、使用中、油圧アクチュエータ１０４の筐体１５０は弁部材１２２の動作に応じてラム１５２の縦軸１６８に対して平行移動するように構成される。 したがって、例示されるように、筐体１５０がラム１５２の縦軸に対して平行移動できると同時に、ラム１５２の少なくとも一端１５５は航空機の筐体部１５７に固定される。 このような例示は、単なる例にすぎない。 ある構成において、筐体１５０は縦軸１６８に沿って前後に平行移動できるシリンダーをラム１５２上に取り付けられるか、あるいは、筐体１５０はシリンダーと一体的に形成でき、接地されたラム１５２を平行移動できる。 両方の構成は、シリンダーと制御弁筐体との間で適応継手２０２、２０４を利用する。