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発明の名称 アクチュエーションシステム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−40534(P2007−40534A)
公開日 平成19年2月15日(2007.2.15)
出願番号 特願2006−278654(P2006−278654)
出願日 平成18年10月12日(2006.10.12)
代理人 【識別番号】100072604
【弁理士】
【氏名又は名称】有我 軍一郎
発明者 神村 敏夫 / 伊藤 浩二
要約 課題
供給圧低下時にアクチュエータへの所要の流体量及び流体圧を確保し得るようにした、飛行安全性に優れた低コストのアクチュエーションシステムを提供する。

解決手段
流体室13、14への作動流体の給排によりピストン12を移動させるアクチュエータ10と、流体室13、14への作動流体の給排を制御する制御弁31、32とを備え、制御弁31、32がそれぞれ作動流体が供給される供給圧ポート31a、32a、流体室13、14に接続する一対の制御圧ポート31c、31d、32c、32d並びに作動流体を排出するリターンポート31b、32bを有するシステムにおいて、供給圧ポート31a、32a及びリターンポート31b、32bに接続され、ポート31b、32b側の作動流体を吸入し加圧してポート31a、32aに供給する流体加圧供給手段40を設け、供給圧が低下するとこの手段40が作動する。
特許請求の範囲
【請求項1】
シリンダ内に収納されたピストンの両側に一方および他方の流体室を形成し、両流体室への作動流体の供給および排出によりピストンを移動させるアクチュエータと、
前記一方および他方の流体室への作動流体の供給および排出を制御する制御弁と、を備え、
前記制御弁が、前記作動流体が供給される供給圧ポート、前記一方及び他方の流体室に接続する一対の制御圧ポート並びに前記作動流体を排出するリターンポートを有するアクチュエーションシステムにおいて、
前記制御弁の前記供給圧ポート及び前記リターンポートに接続され、前記リターンポート側の作動流体を吸入し加圧して前記供給圧ポートに流体圧を供給することができる流体加圧供給手段を設け、
前記制御弁の供給圧ポートへの前記作動流体の供給圧又は供給量が低下すると、前記流体加圧供給手段が作動するようにしたことを特徴とするアクチュエーションシステム。
【請求項2】
前記流体加圧供給手段は、
前記制御弁の前記供給圧ポート及び前記リターンポートの間で、前記リターンポート側の作動流体を前記制御弁の前記供給圧ポートに供給するポンプと、
前記ポンプの吐出口と前記制御弁の供給圧ポートとの間に設けられ、前記ポンプの吐出口側が前記制御弁の供給圧ポート側より低圧であるときに閉弁する一方、前記ポンプの吐出口側が前記制御弁の供給圧ポート側より高圧であるときに開弁するポンプ側逆止弁と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項3】
前記流体加圧供給手段は、前記制御弁の供給圧ポートに接続する供給通路と、前記ポンプの吐出口側の流体圧を受けて閉弁する一方、前記制御弁の供給圧ポートへの前記作動流体の供給圧を受けて開弁する供給側逆止弁を含んで構成されたことを特徴とする請求項2に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項4】
前記制御弁が、機械的操作入力により切替え操作される機械式制御弁と、操舵電気信号入力により切替え操作される電気式制御弁とによって構成される一方、
前記電気式制御弁及び機械式制御弁の各一対の制御圧ポートに接続する一対の制御弁側ポートと前記一方及び他方の流体室に接続する一対のアクチュエータ側ポートとを有するモード切替弁が設けられ、
該モード切替弁が、
前記供給圧ポートに所定条件で前記作動流体が供給されるときに前記電気式制御弁により前記流体室への作動流体の供給および排出を制御させる第1の制御モードと、前記供給圧ポートに前記所定条件で前記作動流体が供給されないときに前記機械式制御弁により前記流体室への作動流体の供給および排出を制御させる第2の制御モードと、に切り替わることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項5】
前記供給側逆止弁が、前記機械式制御弁の供給圧ポートへの前記作動流体の供給を許容する一方、前記機械式制御弁の前記供給圧ポートからの前記作動流体の逆流を阻止することを特徴とする請求項3に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項6】
前記リターンポートから排出される前記作動流体に所定の背圧を付与するリリーフ弁を備え、
前記流体加圧供給手段が、前記所定の背圧が付与された前記作動流体を加圧して前記供給圧ポートに供給することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項7】
前記供給圧ポートに供給される作動流体を導入し、前記モード切替弁の切替えのための操作圧を発生させるとともに該操作圧を制御する操作圧制御手段を設けたことを特徴とする請求項4に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項8】
前記供給側逆止弁が、前記ポンプから前記操作圧制御手段側に前記作動流体の流体圧が供給されるのを阻止することを特徴とする請求項3に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項9】
前記ポンプが可変容量ポンプであり、前記制御弁の供給圧ポートへの前記作動流体の供給圧又は供給量が低下すると、前記ポンプの吐出容量が増加するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項10】
前記モード切替弁は、前記供給圧ポートに前記所定条件で前記作動流体が供給されるときに前記電気式制御弁により前記流体室への作動流体の供給および排出を制御させる第1の制御モードと、前記供給圧ポートに前記所定条件で前記作動流体が供給されないときに前記機械式制御弁により前記流体室への作動流体の供給および排出を制御させる第2の制御モードと、前記一方および他方の流体室を連通させるバイパスモードとに切り替わることを特徴とする請求項4に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項11】
前記モード切替弁は、前記電気式制御弁の前記供給圧ポートに所定圧力の作動流体が供給されるときに該作動流体の圧力を操作圧として前記第1の制御モードに切替え操作され、前記電気式制御弁の前記供給圧ポートに所定圧力の作動流体が供給されないときに前記第2の制御モードに復帰することを特徴とする請求項10に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項12】
前記モード切替弁が、前記電気式制御弁の前記供給圧ポートに供給される作動流体の圧力をパイロット圧として導入可能な一対のパイロット圧導入部と、該パイロット圧導入部のうち少なくともいずれか一方からのパイロット圧により付勢されて変位する弁体と、該弁体を前記パイロット圧導入部に導入されるパイロット圧とは逆の方向に付勢するスプリングとを有し、
前記パイロット圧導入部のうち片方からのパイロット圧と前記スプリングの付勢力とに応じて、前記弁体が、前記バイパスモード位置に切り替わることを特徴とする請求項11に記載のアクチュエーションシステム。
【請求項13】
前記電気式制御弁の前記供給圧ポートに供給される作動流体の圧力を前記モード切替弁の一対のパイロット圧導入部のいずれか一方又は双方に選択的に供給する切替え操作圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項12に記載のアクチュエーションシステム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体圧アクチュエータを用いるアクチュエーションシステムに関し、特にフライバイワイヤ方式の制御装置に機械的制御機構を併設したアクチュエーションシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、航空機の舵面(昇降舵、方向舵、補助翼等の飛行制御翼面)等の制御対象を機械的リンケージに頼らないで制御するフライバイワイヤ(Fly-By-Wire:以下、FBWという)方式の制御システムが実現されているが、人命尊重のための高度な安全性と信頼性が要求される航空機等においては、FBW制御が不可能になるような電気系の故障が生じた場合でも操縦桿からの手動操作入力に応じて舵面制御できる必要がある。そこで、このような場合に、油圧アクチュエータの給排制御機構に設けたインプットリンクと操縦桿とを比較的簡素なリンケージにより機械的に連結し、機械的に操縦制御を行うことができる機械的制御機構を併設したものがある。
【0003】
通常のFBWモードでは、航空機のフライトコントロールコンピュータ(Flight Control Computer:以下単にFCCという)が安定増大装置(SAS:Stability Augmentation System)として機能する場合、操縦桿による操作コマンドに機体の安定化のための補正値等が加算されて入力コマンドが生成され、このコマンド信号が電油圧サーボ回路に入力され、舵面制御アクチュエータへの作動油の供給および排出が制御されて、舵面の操舵、保舵の制御がなされるようになっている。
【0004】
一方、複数系統のうち一系統のFBWモードが使えない状態に陥ると、例えば一系統について流体源からの供給圧が所定圧未満に低下したりその電気回路が故障したりすると、故障系統のアクチュエータが他系統の正常なアクチュエータ動作に悪影響を及ぼさないようにする必要があるため、故障系統のアクチュエータの供給側と排出側の流体室間を直接に連通させる等して他系統に対し無抵抗となるようにする、いわゆるバイパス機能を持つモードに切替え可能になっている。さらに、複数系統の供給圧が全部失陥したような場合に、舵面のフラッタを防止するため、供給側および排出側の流体室の間に絞り要素を挿入し、いわゆるダンピング機能を持たせることがなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来のアクチュエーションシステムにあっては、外部の流体供給源(流体圧の供給源)の故障や流入量の減少によって供給圧が低下し、安全性が低下するような場合でも、直接にその供給圧低下等を補って所要の流体量および流体圧を発生させるといったことはできず、アクティブな能力に欠ける点で、飛行安全性の確保上の未解決の課題となっていた。
【0006】
これに対し、例えば外部流体源を追加することが考えられるが、FBW制御時に使用される通常の外部流体源と同程度の外部流体源を追加するのは、コスト面のみならず、システムの重量面でも問題があった。
【0007】
そこで、本発明は、外部流体源を追加することなく、外部供給圧低下時に、アクチュエータへの所要の流体量および流体圧を確保し得るようにした、飛行安全性に優れた低コストのアクチュエーションシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明は、シリンダ内に収納されたピストンの両側に一方および他方の流体室を形成し、両流体室への作動流体の供給および排出によりピストンを移動させるアクチュエータと、所定の外部流体源からの前記一方および他方の流体室への作動流体の供給および排出を制御する制御弁を有する給排制御機構と、前記制御弁を操作して前記給排制御機構の制御モードを切り替えるモード切替弁と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記外部流体源から前記アクチュエータへの作動流体の給排通路に接続され、所定供給圧の作動流体を供給する内部流体源を設けて、前記外部流体源から所定供給圧の作動流体を導入する外部供給圧導入ポートとは別に、前記内部流体源からの作動流体を導入する内部供給圧導入ポートを形成するとともに、前記外部供給圧導入ポートおよび内部供給圧導入ポートから前記制御弁に作動流体を供給するものである。
【0009】
このシステムでは、外部流体源からアクチュエータへの作動流体の給排通路に内部流体源が接続され、外部流体源から作動流体を導入する外部供給圧導入ポートとは別に、前記内部流体源からの作動流体を導入する内部供給圧導入ポートが形成され、外部および内部の両供給圧導入ポートから、制御弁に作動流体が供給される。したがって、外部流体源からの供給圧や供給量が低下した場合、内部流体源を作動させてその低下を補うことが可能となり、飛行安全性を確保することができる。
【0010】
また、本発明は、シリンダ内に収納されたピストンの両側に一方および他方の流体室を形成し、両流体室への作動流体の供給および排出によりピストンを移動させるアクチュエータと、機械的操作入力により切替え操作される機械式制御弁および操舵電気信号入力により切替え操作される電気式制御弁を有し、両制御弁のうちいずれかにより前記一方および他方の流体室への作動流体の供給および排出を制御する給排制御機構と、所定の外部流体源から前記アクチュエータへの作動流体の供給および排出を行う給排通路に、前記機械式制御弁および電気式制御弁のうち任意の一方を選択して挿入し、前記給排制御機構の制御モードを切り替えるモード切替弁と、外部からの機械的操作入力を前記機械式制御弁に伝達する操作力伝達部材を有し、前記モード切替弁によって前記機械式制御弁が前記アクチュエータへの作動流体の給排通路に挿入されたとき、該操作力伝達部材を介した操作入力により前記機械式制御弁を作動させる機械的制御機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記外部流体源から前記アクチュエータへの作動流体の給排通路に接続され、所定供給圧の作動流体を供給する内部流体源を設けて、前記外部流体源から所定供給圧の作動流体を導入する外部供給圧導入ポートとは別に、前記内部流体源からの作動流体を導入する内部供給圧導入ポートを形成するとともに、前記外部供給圧導入ポートおよび内部供給圧導入ポートから前記機械式制御弁および電気式制御弁に作動流体を供給する通路を形成したものである。
【0011】
このシステムでは、外部流体源からアクチュエータへの作動流体の給排通路に内部流体源が接続され、外部流体源から作動流体を導入する外部供給圧導入ポートとは別に、前記内部流体源からの作動流体を導入する内部供給圧導入ポートが形成され、外部および内部の両供給圧導入ポートから、機械式制御弁および電気式制御弁に作動流体が供給される。したがって、外部流体源からの供給圧や供給量が低下した場合、内部流体源を作動させてその低下を補うことが可能となり、飛行安全性を確保することができる。
【0012】
本発明のアクチュエーションシステムは、また、前記外部供給圧導入ポートおよび内部供給圧導入ポートから前記機械式制御弁および電気式制御弁への作動流体の供給を許容する一方、前記機械式制御弁および電気式制御弁から前記外部供給圧導入ポートおよび内部供給圧導入ポート側への逆流を阻止する逆止弁を備えたものであるのがよい。この場合、外部供給圧導入ポート側の導入圧が低下したとき、その外部供給圧導入ポート側の導入圧を上回る作動流体圧を内部供給圧導入ポート側から機械式制御弁および電気式制御弁に供給することができる。
【0013】
さらに、本発明のアクチュエーションシステムは、前記外部供給圧導入ポートから前記機械式制御弁への作動流体の供給を許容する一方、前記機械式制御弁から前記外部供給圧導入ポート側への逆流を阻止する逆止弁を備え、前記機械式制御弁および電気式制御弁のうち前記電気式制御弁からのみ、前記外部供給圧導入ポート側への作動流体の逆流を許容するように構成し得る。この構成では、外部供給圧導入ポート側の導入圧が低下したときに、その外部供給圧導入ポート側の導入圧を上回る作動流体圧を内部供給圧導入ポート側から機械式制御弁に供給することができる一方、アクチュエータ側から電気式制御弁に大きな負荷圧が作用すると、外部供給圧導入ポート側への作動流体の逆流が許容される。したがって、アクチュエータの支持部分に過大な力が加わるのを防止することができる。
【0014】
本発明のアクチュエーションシステムは、また、前記作動流体の排出通路に所定の排出圧力に設定されたリリーフ弁を備え、前記内部流体源が、前記作動流体の排出通路からの作動流体を加圧して前記所定供給圧の作動流体を供給するポンプを有する構成であってもよい。この場合には、排出通路に配したリリーフ弁の設定圧に応じて、内部流体源のポンプに一定の背圧を付与することができ、アクチュエータの作動状態に関わりなく、内部流体源による所要の供給圧を適時に発生させることができる。
【0015】
さらに、本発明のアクチュエーションシステムは、前記外部供給圧導入ポートからの作動流体を導入し、前記モード切替弁による前記給排制御機構の制御モードの切替えのための操作圧を制御する切替え操作圧制御手段を設けたものであるのがよい。このようにすると、外部流体源からの供給圧の失陥時等に、アクチュエータの動作モードを好ましいモードに切り替えることができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、外部流体源からアクチュエータへの作動流体の給排通路に内部流体源を接続して、外部流体源から作動流体を導入する外部供給圧導入ポートとは別に、内部流体源からの作動流体を導入する内部供給圧導入ポートを形成し、外部および内部の両供給圧導入ポートから、機械式制御弁および電気式制御弁に作動流体を供給するようにしているので、外部流体源からの供給圧や供給量が低下した場合に、内部流体源を作動させてその低下を補うことができ、飛行安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0018】
(第1実施形態)
図1および図2は、本発明の第1実施形態に係るアクチュエーションシステムを示す図である。なお、本実施形態は本発明を並列する多重液圧制御系統のそれぞれに適用したものであるが、図面にはその1系統のみの構成を図示している。また、以下に説明する構成は同一の舵面を駆動する各制御系統について共通するものである。
【0019】
まず、構成を説明する。
【0020】
図1において、10は油圧アクチュエータであり、アクチュエータ10はシリンダ11およびピストン12を有している。このアクチュエータ10は、シリンダ11内に収納されたピストン12の軸方向両側に一方および他方の油室13、14(流体室)を画成したものであり、これら二つの油室13、14のうち一方に作動油(作動流体)を供給し他方から排出することにより、ピストン12に油圧力を作用させ、ピストン12を移動させるようになっている。このアクチュエータ10はそのブラケット部10aで図示しない航空機の機体側構造部材1に揺動自在に支持されており、ピストン12のロッド部12eは航空機の舵面側部材Wに連結されている。
【0021】
また、アクチュエータ10の油室13、14には後述する給排制御機構20を介して作動油が供給および排出され、給排制御機構20には供給圧Pの作動油を供給する図示しない外部流体供給源(外部流体源)と、アクチュエータ10から排出される作動油を蓄えて外部流体供給源側に戻すリザーバ回路(又はタンク)とが接続されている。なお、給排制御機構20の外部供給圧導入ポート21と前記外部流体供給源との間には、例えば図示しない逆止弁およびフィルタが設けられている。
【0022】
25は機械的操作入力に応動するインプットリンクであり、このインプットリンク25は図1中の上下両端側のいずれからも操作力を入力し得る揺動式の操作力伝達部材として構成されている。すなわち、インプットリンク25の第1移動端部25a(図1中の上端部)はパイロットによって操作される図外の操縦桿若しくはペダル等の手動操作部材に機械的リンケージを介して連結されており、インプットリンク25の第2移動端部25b(図1中の下端部)はピストン12のロッド部12eに揺動可能に支持されている。また、インプットリンク25は、両移動端部25a、25bの間にサミングポイント25c(弁操作点部)を有し、第1移動端部25aからの手動操作量と第2移動端部25bからの機械的フィードバック量との偏差に相当する機械的変位を、弁操作量としてサミングポイント25cから出力するようになっている。
【0023】
31は、インプットリンク25により4ポートを開閉操作および開度調節される3位置切替え可能な機械式制御弁である。この機械式制御弁31は、外部供給圧導入ポート21からの供給通路23に接続された供給圧ポート31aと、排出通路28および外部への排出ポート29を介して前記リザーバ回路に接続されるドレインポート31bと、操作入力に応じて両ポートに接続される一対の制御圧ポート31c、31dとを有している。この機械式制御弁31は、供給圧ポート31aと制御圧ポート31c又は31dとを通して、油室13又は14に外部流体供給源からの作動油を供給するとともに、油室14又は13からの作動油をドレインポート31bを通して排出させることができ、さらに、供給圧ポート31aおよびドレインポート31bと制御圧ポート31c、31dとの接続を遮断して両油室13、14への作動油の供給および排出を停止することができる。なお、図2において、31eは機械式制御弁31の弁体であり、31hは各ポート31a、31b、31cおよび31dが形成された略スリーブ状の操作入力部である。操作入力部31hはインプットリンク25からの操作入力に応じて弁体31eと相対移動し、各ポート31a、31b、31cおよび31dの開度を変化させることができる。
【0024】
32は、図外のFCCからの操舵制御信号である電気制御信号Sa、Sbにより4ポートを開閉操作および開度調節するよう電磁駆動される、3位置切替え可能な電気式制御弁である。この電気式制御弁32は、流体圧供給源からの作動油を導入する供給圧ポート32aと、リザーバ回路に作動油を排出するリターンポート32bと、制御信号Sa、Sbの入力に応じて両ポート32a、32bに接続される一対の制御圧ポート32c、32dとを有している。また、電気式制御弁32は、例えば電気制御信号Sa、Sbに応じ弁体32eを電磁駆動することにより、電気制御信号Sa又はSbの信号レベルに応じ一対の制御圧ポート32c、32dを通して油室13又は14に前記流体圧供給源からの作動油を供給するとともに、油室14又は13からの作動油をリターンポート32bを通して前記リザーバ回路に排出させることができる。さらに、電気式制御弁32は、供給圧ポート32aおよびリターンポート32bと制御圧ポート32c、32dとの接続を遮断して油室13、14への作動油の供給および排出を停止することができる。なお、前記電気制御信号Saは例えば舵角増加方向の信号、前記電気制御信号Sbは例えば舵角減少方向の信号であり、それぞれ操舵量に応じた電気制御信号として電気式制御弁32の電磁駆動部32j、32kに入力される。
【0025】
アクチュエータ10の一方および他方の油室13、14は、6ポート2位置切替弁であるモード切替弁33の切替えにより、制御弁31、32のうちいずれか一方の制御圧ポート31c、31d又は32c、32dに接続されるようになっている。このモード切替弁33は、制御弁31、32のそれぞれの制御圧ポート31c、31dおよび32c、32dに接続される各一対の制御弁側ポート33a、33bおよび33c、33dと、一方および他方の油室13、14に接続された一対のアクチュエータ側ポート33f、33gと、パイロット圧導入部33hとを有している。
【0026】
モード切替弁33は、パイロット圧導入部33hからの付勢力に応じて変位する弁体33jと、この弁体33jをパイロット圧導入部33hとは逆の方向に付勢するスプリング33kとを備えており、これらの付勢力により、制御弁31、32のうち任意の一方の制御圧ポート31c、31d又は32c、32dを油室13、14に接続することができるよう、モード切替弁33は、図1および図2にそれぞれ示した二つの給排モード位置に切り替えられるようになっている。
【0027】
また、モード切替弁33のパイロット圧導入部33hへのパイロット圧Paは、ソレノイド弁35がON(図1)の状態では流体圧供給源からの供給圧Pとなり、ソレノイド弁35がOFF(図2)の状態では戻り側の低圧(前記リザーバ回路による背圧)まで低下する。ソレノイド弁35は、制御弁31、32の供給圧ポート31a、32aに接続された高圧側入口ポート35aと、制御弁31、32のドレインポート31b、32bに接続された低圧側入口ポート35bと、FCCからのモード切替制御信号Scに応じて両入口ポート35a、35bのうちいずれか一方に接続される出口ポート35cとを有している。また、ソレノイド弁35は、弁体35d、スプリング35eおよび電磁駆動部35fからなり、電磁駆動部35fに切替制御信号Scが入力されるときに弁体35dを図1に示すOFF位置からもう一方のON位置に変位させて、出口ポート35cを通しモード切替弁33にパイロット圧Paを加えるようになっている。すなわち、ソレノイド弁35は、前記FCCからのモード切替制御信号Scに応じて、前記流体圧供給源およびリザーバ回路のうちいずれか一方側の作動油圧を、パイロット圧Paとしてモード切替弁33のパイロット圧導入部33hに供給する切替え操作圧制御手段となっている。
【0028】
一方、機械式制御弁31を通るアクチュエータ10への作動油の供給通路23および排出通路28のうち少なくとも一方の通路には、供給通路23を通る作動油の流量および圧力を増量制御することができる内部流体圧供給源40(内部流体源)が設けられている。
【0029】
この内部流体圧供給源40は、作動流体の排出通路28を介して前記リザーバ回路側から作動流体を吸入し加圧して、前記所定供給圧の作動流体を供給することができる可変容量型のポンプ41と、外部流体供給源からの作動流体(圧油)の圧力Pが低下した場合等の後述する場合にこのポンプ41を駆動制御する電動モータ42とを有し、給排制御機構20内の供給通路23上に、ポンプ41の吐出口(詳細は図示していない)に連通する内部供給圧導入ポート43を形成している。ここで、ポンプ41は、前記外部流体供給源からアクチュエータ10への作動流体の給排通路のいずれか一方又は双方に、例えば供給通路23および排出通路28の双方に接続されており、このように内部流体圧供給源40を供給通路23および排出通路28に接続することで、自己のアクチュエーションシステム(例えば、並列する複数の流体圧アクチュエータをユニット化したシステム)内において、所定供給圧の作動流体をアクチュエータ10側に供給することができる。
【0030】
内部流体圧供給源40のポンプ41の吐出容量は、内部供給圧発生時にのみ増加し、通常は最低に近い所定の吐出容量に抑えられる。また、内部流体源40のポンプ41は、作動流体の排出通路28から作動流体を吸入し、その作動流体を加圧して、所定供給圧の作動流体を内部供給圧導入ポート43に供給するようになっている。
【0031】
なお、図1において、15はピストン位置検出手段としての差動変圧器で、シリンダ11内に収納された検出コイル部15aと、ピストン12の内端部に装着された図示しない鉄芯状の検出コアとで構成されている。
【0032】
次に、上述したアクチュエーションシステムの動作について説明する。
【0033】
本システムでは、前記外部流体供給源からの供給圧や供給量が十分に確保された状態で、通常のFBW制御がなされ、パイロットの操縦負担が軽減される。このFBW制御モードでは、内部流体圧供給源40を作動させる必要はなく、モータ42は回転しない。
【0034】
一方、何らかの理由により、あるアクチュエータ制御系統において、外部流体供給源からの供給圧や供給量が低下した場合、例えばバイパスモードへの切替えを要するほどではない程度で一系統の圧油供給経路に漏れが発生したようなときには、外部流体供給源からの供給圧をモニタするFCC側では、外部供給圧導入ポート21の低下を補うべく内部流体圧供給源40を作動させる。すなわち、その系統におけるアクチュエータ10の作動流体圧を確保し、飛行安全性を確保する。このとき、ポンプ41は吐出容量を増加するよう制御され、モータ42が駆動されて、内部流体圧供給ポート43の流体圧が所定の流体圧供給レベルに高められる。
【0035】
このように、本実施形態においては、給排通路23、28に内部流体圧供給源40が接続されることで、外部流体供給源から作動流体を導入する外部供給圧導入ポート21とは別に、内部流体圧供給源40から作動流体を導入する内部供給圧導入ポート43が形成されているので、その外部および内部の両供給圧導入ポート21、43から、機械式制御弁31および電気式制御弁32に作動流体を供給することができる。
【0036】
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係るアクチュエーションシステムを示す図である。
【0037】
なお、以下の各実施形態については、上述した第1実施形態に係るアクチュエーションシステムと類似し、上述のアクチュエータ10を備えたものであるので、以下の説明においては上述の実施形態と同一の構成について図1および図2と同一符号を付し、上述の実施形態との相違点について詳細に説明する。
【0038】
図3に示すように、本実施形態のシステムでは、外部供給圧導入ポート21および内部供給圧導入ポート43から機械式制御弁31および電気式制御弁32への作動流体の供給を許容する一方、機械式制御弁31および電気式制御弁32から外部供給圧導入ポート21および内部供給圧導入ポート43側への逆流を阻止する一対の逆止弁51、52を備えている。
【0039】
逆止弁51は、供給通路23の一部を構成する前後の油路L1およびL2の間の差圧に応じて開閉し、上流側の油路L1が下流側の油路L2より高圧の場合にはその前後油路L1、L2間の差圧により開弁して自由流路を形成し、外部供給源から機械式制御弁31および電気式制御弁32への作動流体(圧油)の供給方向に流れを許容する。逆に、上流側の油路L1が下流側の油路L2より低圧の場合にはその前後油路L1、L2間の差圧により閉弁し、機械式制御弁31および電気式制御弁32側から外部供給源側への作動流体(圧油)の逆流を阻止するよう閉弁することができる。
【0040】
また、逆止弁52は、供給通路23に接続する油路L3と、ポンプ41の吐出口に接続する油路L4との差圧に応じて開閉し、ポンプ41側の油路L3が供給通路23側の油路L4より高圧の場合にはその前後油路L3、L4間の差圧により開弁して自由流路を形成し、ポンプ41から機械式制御弁31および電気式制御弁32への作動流体(圧油)の供給方向に流れを許容する。逆に、ポンプ41側の油路L3が供給通路23側の油路L4より低圧の場合にはその前後油路L3、L4間の差圧により閉弁し、機械式制御弁31および電気式制御弁32側からポンプ41側への作動流体(圧油)の逆流を阻止することができる。
【0041】
このように構成された本実施形態のアクチュエーションシステムでは、通常のFBW制御の状態では、システム内に導入される外部供給圧が内部流体圧供給源40のポンプ41の吐出口に直接に加わることがなく、内部流体圧供給源40を必要時にのみ作動させることができる。
【0042】
一方、何らかの理由で外部供給圧導入ポート側の導入圧が低下したときには、その圧力低下が、各系統の外部供給圧導入ポート21の導入圧、すなわち各系統への外部供給圧をモニタするための圧力センサ(図示していない)によって検知され、FCC側でそれが把握される。そして、その圧路低下に応じて、モータ駆動信号Siがモータ42に与えられ、ポンプ41が回転して、内部供給圧導入ポート43側から機械式制御弁31および電気式制御弁32側の供給通路23に所定の作動流体圧が供給される。
【0043】
この状態においては、外部供給源からの供給圧Pが所定圧以下の間は内部流体源40による作動流体圧が外部供給源からの供給圧よりも高圧となり、逆止弁51が閉弁する。したがって、外部供給圧導入ポート21側の導入圧が低下したとき、その外部供給圧導入ポート21側の導入圧を上回る作動流体圧を内部供給圧導入ポート43側から機械式制御弁31および電気式制御弁32側の供給通路23に供給することができる。したがって、例えばモード切替弁33による手動操舵モード等といった故障時の動作モードへの切替えを要する程度ではないが、1系統の油圧が漏れ等によって低下し、飛行安全性の確保の点から好ましくないといった状態のときでも、その系統の外部供給圧低下を補って、多重化されたアクチュエーションシステムの飛行安全性を確保することができる。
【0044】
(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係るアクチュエーションシステムを示す図である。
【0045】
本実施形態のアクチュエーションシステムは、外部供給圧導入ポート21から機械式制御弁31および電気式制御弁32への作動流体の供給と、電気式制御弁32から外部供給圧導入ポート21側への逆流とを許容する一方、機械式制御弁31から外部供給圧導入ポート21側への逆流を阻止する逆止弁61を備えている。ここで、逆止弁61は、供給通路23の一部を構成する前後の油路L5およびL6の間の差圧に応じて開閉し、上流側の油路L5が下流側の油路L6より高圧の場合にはその前後油路L5、L6間の差圧により開弁して自由流路を形成し、外部供給源から機械式制御弁31への作動流体(圧油)の供給方向に流れを許容する。逆に、上流側の油路L6が下流側の油路L5より低圧の場合にはその前後油路L5、L6間の差圧により閉弁し、機械式制御弁31側から外部供給源側への作動流体(圧油)の逆流を阻止するよう閉弁することができる。
【0046】
すなわち、本実施形態においては、機械式制御弁31および電気式制御弁32のうち電気式制御弁32からのみ、外部供給圧導入ポート側への作動流体の逆流を許容する構成となっている。
【0047】
このように構成された本実施形態のシステムでは、外部供給圧導入ポート21側の導入圧が低下したときに、その外部供給圧導入ポート21側の導入圧を上回る作動流体圧を内部供給圧導入ポート43側から機械式制御弁31に供給することができる。一方、通常のFBW制御モードでアクチュエータ10側から電気式制御弁32に大きな負荷圧が作用すると、電気式制御弁32から外部供給圧導入ポート21側への作動流体の逆流が許容される。したがって、アクチュエータ10の支持部分である機体側構造部材1に過大な力が加わるのを防止することができる。
【0048】
(第4実施形態)
図5は、本発明の第4実施形態に係るアクチュエーションシステムを示す図である。
【0049】
本実施形態のアクチュエーションシステムは、作動流体の排出通路28に所定の排出圧力に設定されたリリーフ弁71を備えたものである。また、リリーフ弁71より上流側であってポンプ41より下流側の排出通路28には、蓄圧器72が接続されており、これらリリーフ弁71および蓄圧器72によってポンプ41に一定の背圧が与えられるようになっている。なお、リリーフ弁71および蓄圧器72はそれぞれ公知のものであり、前記背圧の設定条件に応じて選定されている。
【0050】
このように、本実施形態においては、排出通路28に配したリリーフ弁71の設定圧に応じて、内部流体源40のポンプ41に一定の背圧を付与することができる。したがって、アクチュエータ10の作動状態に関係なく、内部流体源40のポンプ41によって、所要の供給圧を適時に発生させることができることとなる。
【0051】
(第5実施形態)
図6は、本発明の第5実施形態に係るアクチュエーションシステムを示す図である。
【0052】
本実施形態のアクチュエーションシステムは、アクチュエータ10の一方および他方の油室13、14に、7ポート3位置切替弁であるモード切替弁43を接続し、そのモード切替弁43の切替えによりアクチュエータ動作モードを切替えるようになっている。
【0053】
このモード切替弁43は、制御弁31、32のうちいずれか一方の制御圧ポート31c、31d又は32c、32dに接続されるようになっており、図6中に示すように、機械式制御弁31に接続された手動操舵モード位置と、電気式制御弁32に接続されたFBW制御モード位置と、アクチュエータ10の一方および他方の油室13、14を連通させるバイパスモード位置とに切替え可能である。
【0054】
そして、このモード切替弁43は、2種類の操作圧切替え用ソレノイド弁45A、45BのON/OFFに応じて、パイロット圧Pa1およびPa2を加減することで切り替えられる。
【0055】
具体的には、モード切替弁43は、制御弁31、32のそれぞれの制御圧ポート31c、31dおよび32c、32dに接続される各一対の制御弁側ポート33a、33bおよび33c、33dと、排出通路28に接続されたドレインポート43rと、一方および他方の油室13、14に接続された一対のアクチュエータ側ポート43f、43gと、一対のパイロット圧導入部43h1、43h2とを有している。また、モード切替弁43は、パイロット圧導入部43h1、43h2からの付勢力に応じて変位する弁体43jと、この弁体43jをパイロット圧導入部43h1、43h2とは逆の方向に付勢するスプリング43kとを備えており、これにより、機械式制御弁31および電気式制御弁32のうち任意の一方の制御圧ポート31c、31d又は32c、32dを油室13、14に接続することができ、あるいはバイパスモード位置に切り替えることができる。
【0056】
また、操作圧切替え用のソレノイド弁45A、45Bは、それぞれ弁体45d、スプリング45eおよび電磁駆動部45fからなり、電磁駆動部45fに切替制御信号Sc1、Sc2がそれぞれ入力されるときに、それぞれの弁体45dを図6に示すOFF位置からもう一方のON位置に変位させて、出口ポート45cを通しモード切替弁43にパイロット圧Pa1、Pa2を加えるようになっている。すなわち、ソレノイド弁45A、45Bは、FCCからのモード切替制御信号Sc1、Sc2に応じて、前記外部流体供給源およびリザーバ回路のうちいずれか一方側の作動流体圧を、パイロット圧Paとしてモード切替弁43のパイロット圧導入部43h1、43h2に供給する切替え操作圧制御手段となっている。
【0057】
本実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果が期待でき、さらに、バイパスモードでのアクチュエータ動作が可能となる。
【0058】
なお、上述の各実施形態においては航空機の舵面制御用アクチュエータとして説明したが、FBW制御される他用途の液圧アクチュエータ等であってもよいことはいうまでもなく、本発明は、機械的制御機構付きFBW制御の流体圧アクチュエータシステム全般について広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明に係るアクチュエーションシステムの第1実施形態を示すその概略構成図であり、機械式制御弁による手動操舵モードの状態を示している。
【図2】本発明に係るアクチュエーションシステムの第1実施形態を示すその要部概略構成図である。
【図3】本発明に係るアクチュエーションシステムの第2実施形態を示すその要部概略構成図である。
【図4】本発明に係るアクチュエーションシステムの第3実施形態を示すその要部概略構成図である。
【図5】本発明に係るアクチュエーションシステムの第4実施形態を示すその要部概略構成図である。
【図6】本発明に係るアクチュエーションシステムの第5実施形態を示すその要部概略構成図である。
【符号の説明】
【0060】
10 アクチュエータ
11 シリンダ
12 ピストン
13、14 油室
20 給排制御機構
21 外部供給圧導入ポート
23 供給通路(給排通路)
25 インプットリンク
28 排出通路(給排通路)
29 排出ポート
31 機械式制御弁
32 電気式制御弁
33 モード切替弁
35、45A、45B ソレノイド弁(切替え操作圧制御手段)
40 内部流体圧供給源(内部流体源)
41 ポンプ
42 モータ
43 モード切替弁
51、52、61 逆止弁
71 リリーフ弁
72 蓄圧器




 

 


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