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公開番号2021167662
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211021
出願番号2021018175
出願日20210208
発明の名称双安定油圧電磁弁
出願人ザ・ボーイング・カンパニー,The Boeing Company
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F16K 31/06 20060101AFI20210924BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】弁本体および双安定弁スプールを備える油圧弁を提供する。
【解決手段】双安定油圧電磁弁(10)は2つの位置間で移行する弁スプール(30)を有し、スプール(30)はソレノイド(12,22)が励磁されていないときに引き付け磁力を受けて2つの位置の一方にとどまる。スプール(30)は一端(32)に取り付けられた第1の永久磁石(36)と他端(34)に取り付けられた第2の永久磁石(46)とを有し、永久磁石(36)は第1のソレノイド(12)に面し、永久磁石(46)は第2のソレノイド(22)に面する。弁本体(56)内のスプール(30)を第1および第2の位置間で同時に押し引きすることを可能にするためにソレノイド(12)が第1の極性を有するように励磁され、ソレノイド(22)が反対の極性を有するように励磁され、第1の位置では第1の流路(f1)を確立し、第2の位置では弁本体(56)およびスプール(30)を通る第2の流路(f2)を確立し、油圧流体の流れが有効になる。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
弁本体(56)と、
前記弁本体(56)内に配置され、弁スプール(30)の第1のスプール端部(32)に取り付けられた第1の永久磁石(36)、および前記弁スプール(30)の第2のスプール端部(34)に取り付けられた第2の永久磁石(46)を含む双安定弁スプール(30)と、
前記第1のスプール端部(32)に隣接して配置された第1のソレノイド(12)と、
前記第2のスプール端部(34)に隣接して配置された第2のソレノイド(22)と
を備える油圧弁(10)であって、
第1の動作モードでは、前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)が前記弁スプール(30)を第1の位置と第2の位置との間で同時に押し引きすることを可能にするために、前記第1のソレノイド(12)が、前記第1の永久磁石(36)を引き付ける第1の極性を有するように励磁され、前記第2のソレノイド(22)が、前記第2の永久磁石(46)に反発する反対の極性を有するように励磁される、油圧弁(10)。
続きを表示(約 3,100 文字)【請求項2】
第2の動作モードでは、前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)が前記弁スプール(30)を前記第2の位置と前記第1の位置との間で同時に引き押しすることを可能にするために、前記第2のソレノイド(22)が、前記第2の永久磁石(46)を引き付ける前記第1の極性を有するように励磁され、前記第1のソレノイド(12)が、前記第1の永久磁石(36)に反発する反対の極性を有するように励磁される、請求項1に記載の油圧弁(10)。
【請求項3】
前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)が無励磁にされると、前記第1の永久磁石(36)は、前記弁スプール(30)を前記第2の位置に維持するように動作可能であり、前記第2の永久磁石(46)は、前記弁スプール(30)を前記第1の位置に維持するように動作可能である、請求項1または2に記載の油圧弁(10)。
【請求項4】
前記第1のソレノイド(12)が前記第1の永久磁石(36)に面する第1の鉄心(14)を含み、
前記第2のソレノイド(22)が前記第2の永久磁石(46)に面する第2の鉄心(24)を含み、
前記第1の位置では、前記第1のソレノイド(12)が前記第1の永久磁石(36)から離間され、前記第2のソレノイド(22)が前記第2の永久磁石(46)と接触しており、
前記第2の位置では、前記第2のソレノイド(22)が前記第2の永久磁石(46)から離間され、前記の第1のソレノイド(12)が前記第1の永久磁石(36)と接触している、
請求項1から3のいずれか一項に記載の油圧弁(10)。
【請求項5】
前記第1のソレノイド(212)に設けられた第1のプランジャ(242)および第1のセンサ(244)と、
前記第2のソレノイド(222)に設けられた第2のプランジャ(252)および第2のセンサ(254)と
をさらに備え、
前記第1の位置では、前記第2の永久磁石(246)の第2の磁気面(248)が、前記第2のセンサ(254)に前記弁スプール(230)の前記第1の位置を検出させるために、前記第2のソレノイド(222)の第2のソレノイド面(226)で前記第2のプランジャ(252)を押し、
前記第2の位置では、前記第1の永久磁石(236)の第1の磁気面(238)が、前記第1のセンサ(244)に前記弁スプール(230)の前記第2の位置を検出させるために、前記第1のソレノイド(212)の第1のソレノイド面(216)で前記第1のプランジャ(242)を押す、
請求項1から4のいずれか一項に記載の油圧弁(210)。
【請求項6】
前記弁本体(56)が、第1のポート(R)、第2のポート(P)、および第3のポート(C)を画定し、
前記第1の位置では、前記弁スプール(30)が、前記第2のポート(P)と前記第3のポート(C)との間に第1の流路(F1)を提供し、
前記第2の位置では、前記弁スプール(30)が、前記第1のポート(R)と前記第3のポート(C)との間に第2の流路(F2)を提供する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の油圧弁(10)。
【請求項7】
第3の磁石(264)が、前記弁本体(256)内の少なくとも流路に隣接して設けられ、前記流路内の油圧流体中の鉄粒子を磁気的に引き付けるように構成されている、
請求項1から6のいずれか一項に記載の油圧弁(10,210)。
【請求項8】
油圧弁(10)の双安定弁スプール(30)を操作する方法(500)であって、前記弁スプール(30)が、弁本体(56)内に配置され、前記弁スプール(30)の第1のスプール端部(32)に取り付けられた第1の永久磁石(36)、および前記弁スプール(30)の第2のスプール端部(34)に取り付けられた第2の永久磁石(46)を含み、前記油圧弁(10)が、前記弁スプール(30)の前記第1のスプール端部(32)に隣接して配置された第1のソレノイド(12)と、前記弁スプール(30)の前記第2のスプール端部(34)に隣接して配置された第2のソレノイド(22)とを含み、前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)は、前記弁スプール(30)を動かして第1の位置と第2の位置との間で移行するように協調的に駆動可能であり、前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)が無励磁にされると、前記第1の永久磁石(36)は前記弁スプール(30)を前記第2の位置に維持するように動作可能であり、前記第2の永久磁石(46)は前記弁スプール(30)を前記第1の位置に維持するように動作可能であり、前記方法(500)は、
前記弁スプール(30)を前記第2の位置から前記第1の位置に移動させる第1の命令を受け取るのに応答して、前記弁スプール(30)を前記第1の位置に移動させるために前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)を励磁するステップと、
前記弁スプール(30)を前記第1の位置から前記第2の位置に移動させる第2の命令を受け取るのに応答して、前記弁スプール(30)を前記第2の位置に移動させるために前記第1のソレノイド(12)および前記第2のソレノイド(22)を励磁するステップと
を含む、方法(500)。
【請求項9】
前記弁スプール(30)を前記第1の位置に配置するために、前記第2のソレノイド(22)が、前記第2の永久磁石(46)を前記第2のソレノイド(22)に引き付ける第2の磁束を生成するように励磁され、前記第1のソレノイド(12)が、前記第1の永久磁石(36)を前記第1のソレノイド(12)から反発させる第1の磁束を生成するように励磁され、前記弁スプール(30)が、前記第2のソレノイド(22)と前記第2の永久磁石(46)との間に生成される第1の磁力によって前記第1の位置に維持され、
前記弁スプール(30)を第2の位置に配置するために、前記第2のソレノイド(22)が、前記第2のソレノイド(22)から前記第2の永久磁石(46)を反発させる前記第2の磁束を生成するように励磁され、前記第1のソレノイド(12)が、前記第1の永久磁石(36)を前記第1のソレノイド(12)に引き付けさせる前記第1の磁束を生成するように励磁され、前記弁スプール(30)が、前記第1のソレノイド(12)と前記第1の永久磁石(36)との間に生成される第2の磁力によって前記第2の位置に維持される、
請求項8に記載の方法(500)。
【請求項10】
前記第1の位置では、前記弁本体(56)の第1のポート(R)を通る油圧流体の流れが前記弁スプール(30)によって止められ、前記弁本体(56)の第2のポート(P)と第3のポート(C)との間の第1の流路(F1)が前記弁スプール(30)によって有効にされ、
前記第2の位置では、前記弁本体(56)の前記第2のポート(P)を通る油圧流体の流れが前記弁スプール(30)によって止められ、前記弁本体(56)の前記第1のポート(R)と前記第3のポート(C)との間の第2の流路(F2)が前記弁スプール(30)によって有効にされる、請求項8または9に記載の方法(500)。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、油圧システムの分野に関し、詳細には、かかるシステムに使用される弁に関する。
続きを表示(約 4,200 文字)【背景技術】
【0002】
モーター作動式油圧弁は、航空機を含むマシンにおいて様々な目的で利用される。かかる弁内のモーターは、弁を所望の位置または程度まで開閉するように作動され、それによって弁を通る所望の流路を実現することができる。これらのモーターは、そのような目的に有効ではあるが、重く、かさばり、高価であり、製造が複雑であり、かつエネルギーを消費し得る。航空機内に取り付けられるそのような弁の場合、これらのモーターのサイズおよび重量は、燃費に悪影響を及ぼし得る。かかる航空機上のすべての油圧システム全体にわたるかかる弁内のモーターのそのような追加のサイズおよび重量の累積的影響は重要であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
上記の問題に対処するために、主題の開示の一態様によれば、弁本体および双安定弁スプールを備える油圧弁が提供される。弁スプールは、弁本体内に配置され、弁スプールの第1のスプール端部に取り付けられた第1の永久磁石と弁スプールの第2のスプール端部に取り付けられた第2の永久磁石とを含む。油圧弁はまた、第1のスプール端部に隣接して配置された第1のソレノイドと、第2のスプール端部に隣接して配置された第2のソレノイドとを含む。第1の動作モードでは、第1のソレノイドおよび第2のソレノイドが弁スプールを第1の位置と第2の位置との間で同時に押し引きすることを可能するために、第1のソレノイドは、第1の永久磁石を引き付ける第1の極性を有するように励磁され、第2のソレノイドは、第2の永久磁石に反発する反対の極性を有するように励磁される。
【0004】
本開示の別の態様によれば、油圧弁の弁スプールを操作する方法が提供され、弁スプールは、弁本体内に配置され、弁スプールの第1のスプール端部に取り付けられた第1の永久磁石と弁スプールの第2のスプール端部に取り付けられた第2の永久磁石とを含む。油圧弁はまた、弁スプールの第1のスプール端部に隣接して配置された第1のソレノイドと弁スプールの第2のスプール端部に隣接して配置された第2のソレノイドとを含む。第1のソレノイドおよび第2のソレノイドは、弁本体内の弁スプールを動かして第1の位置と第2の位置との間で移行するように協調して駆動可能である。第1のソレノイドおよび第2のソレノイドが無励磁にされると、第1の永久磁石は、弁スプールを第2の位置に維持するように動作可能であり、第2の永久磁石は、弁スプールを第1の位置に維持するように動作可能である。この方法は、弁スプールを第2の位置から第1の位置に移動させる第1の命令を受け取るのに応答して、弁スプールを第1の位置に移動させるために第1のソレノイドおよび第2のソレノイドを励磁するステップを含む。この方法はまた、弁スプールを第1の位置から第2の位置に移動させる第2の命令を受け取るのに応答して、弁スプールを第2の位置に移動させるために第1のソレノイドおよび第2のソレノイドを励磁するステップも含む。
【0005】
本開示の別の態様によれば、航空機システムが、ポンプと、油圧流体リザーバと、被制御構成要素を制御するアクチュエータと、ポンプおよび油圧流体リザーバに流体的に結合され、アクチュエータに動作可能に結合された油圧弁とを備える。油圧弁は、弁本体および双安定弁スプールを備える。弁スプールは、弁本体内に配置され、弁スプールの第1のスプール端部に取り付けられた第1の永久磁石と弁スプールの第2のスプール端部に取り付けられた第2の永久磁石とを含む。油圧弁はまた、弁スプールの第1のスプール端部に隣接して配置された第1のソレノイドと弁スプールの第2のスプール端部に隣接して配置された第2のソレノイドとを含む。第1のソレノイドおよび第2のソレノイドは、弁本体内の弁スプールを動かして第1の位置と第2の位置との間で移行するように協調して駆動可能である。第1のソレノイドおよび第2のソレノイドが励磁されないと、第1の永久磁石は、弁スプールを第2の位置に維持するように動作可能であり、第2の永久磁石は、弁スプールを第1の位置に維持するように動作可能である。
【0006】
論じられている形態、機能、および利点は、様々な実施形態で独立に実現することができる、あるいは他の実施形態では組み合わされてもよく、かかる形態、機能、および利点のさらなる詳細は、下記の説明および図面を参照して理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
主題の開示の第1の実施形態による第1の位置にある油圧弁の断面図である。
第2の位置にある図1Aの油圧弁の断面図である。
主題の開示の第2の実施形態による第1の位置にある油圧弁の断面図である。
第2の位置にある図2Aの油圧弁の断面図である。
主題の開示の第3の実施形態による第2の位置にある油圧弁の断面図である。
主題の開示の第1の実施形態および第2の実施形態による第1のソレノイドのソレノイド面および第2のソレノイドのソレノイド面の例示的な軸線方向図である。
題の開示の第3の実施形態による、第1のソレノイドのソレノイド面および第2のソレノイドのソレノイド面の例示的な軸線方向図である。
題の開示による第1の実施形態、第2の実施形態、または第3の実施形態の油圧弁の使用の一実施形態例を示す図である。
主題の開示による第1の実施形態、第2の実施形態、または第3の実施形態による例示的な航空機の概略図である。
主題の開示の一実施形態例に従って実行される方法の動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
上述した検討事項を考慮して、図1Aおよび図1Bを参照すると、本開示の第1の実施形態による、弁スプール30、第1のソレノイド12、第2のソレノイド22、および第1の弁本体56を備える三方油圧弁10が提供される。弁スプール30は、長手方向軸線に沿って形成されたスプール本体31を含む。弁スプール30は、スプール本体31の第1のスプール端部32に取り付けられた第1の永久磁石36を含む。第1の永久磁石36は第1の磁気面38を含む。弁スプールは、スプール本体31の第2のスプール端部34に取り付けられた第2の永久磁石46をさらに含む。第2の永久磁石46は第2の磁気面48を含む。第1のスプール端部32および第2のスプール端部34は、スプール本体31の両端に配置される。第1のソレノイド12は、弁スプール30の第1のスプール端部32に隣接して配置され、第2のソレノイド22は、弁スプール30の第2のスプール端部34に隣接して配置される。
【0009】
第1のソレノイド12は、第1の永久磁石36の第1の磁気面38に面する第1のソレノイド面16を含む第1の鉄心14と、第1の鉄心14の周りに巻かれ、励磁されると第1の磁束を生成するように構成されている第1のコイル18とを含む。第1の鉄心14は、第1の鉄心14の周辺に非磁性部分14bを含む。第2のソレノイド22は、第2の永久磁石46の第2の磁気面48に面する第2のソレノイド面26を含む第2の鉄心24と、第2の鉄心24の周りに巻かれ、励磁されると第2の磁束を生成するように構成されている第2のコイル28とを含む。第2の鉄心24は、第2の鉄心24の周辺に非磁性部分24bを含む。第1のソレノイド12の鉄心14および第2のソレノイド22の鉄心24はそれぞれ、その鉄心の少なくとも一部に鋼を含み得る。鋼は、1018冷間圧延鋼など、比較的高いマンガン含有量をもつ低炭素鋼であり得る。第1のコイル18および第2のコイル28は、マグネットワイヤを備え得る。
【0010】
弁スプール30は、弁本体56内の第1のソレノイド12と第2のソレノイド22との間に配置される。弁スプール30は、長手方向軸線A1に沿って第1の位置(図1Aに示される)と第2の位置(図1Bに示される)との間で移動可能である。言い換えれば、第1の動作モードでは、第1のソレノイド12は、第1の永久磁石36を引き付ける第1の極性を有するように励磁され、第2のソレノイド22は、第2の永久磁石46に反発する反対の極性を有するように励磁されて、第1のソレノイド12および第2のソレノイド22は、弁本体56内の弁スプール30を第1の位置と第2の位置との間で同時に押し引きすることが可能になる。したがって、第1のソレノイド12および第2のソレノイド22は、弁スプール30を動かして第1の位置と第2の位置との間で移行するように協調的に駆動可能である。第2の動作モードでは、第2のソレノイド22は、第2の永久磁石46を引き付ける第1の極性を有するように励磁され、第1のソレノイド12は、第1の永久磁石36に反発する逆極性を有するように励磁されて、第1のソレノイド12および第2のソレノイド22は、弁スプール30を第2の位置と第1の位置との間で同時に引き押しすることが可能になる。第1のソレノイド12および第2のソレノイド22は、第1のソレノイド12によって生成される第1の磁束および第2のソレノイド22によって生成される第2の磁束が反対の極性を有するように励磁され、これにより、弁スプール30の一端が一方のソレノイドに引き付けられ、同時に弁スプール30の他端が他方のソレノイドから反発される。弁スプール30は、第2の鉄心24と第2の永久磁石46との間に生成される第1の磁力によって第1の位置に維持されるか、第1の鉄心14と第1の永久磁石36との間に生成される第2の磁力によって第2の位置に維持されるかのどちらかになるように双安定である。第1のソレノイド12および第2のソレノイド22が無励磁にされると、第1の永久磁石36は、弁スプール30を第2の位置に維持するように動作可能であり、第2の永久磁石46は、弁スプール30を第1の位置に維持するように動作可能である。
(【0011】以降は省略されています)

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