JP2000502418A - 油圧故障の場合のノズル制御のロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 同期ケーブル（１１６）により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ジェットエンジン排気ノズル位置をロックする方法が提供される。油圧故障の場合に同期ケーブル（１１６）の回転を防止するために、同期ケーブル（１１６）が円錐形ブレーキ・ロック機構（１２０）と係合する。ノズル（１２６）は油圧故障時に所定位置にロックされる。これにより、使用可能なスラストの有意な低下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】 油圧故障の場合のノズル制御のロック 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１ ２６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１２ ２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１ ２２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１４ ２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１１ ２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１１ ６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１ １７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１３ ８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１２ ０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１ ４８、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。