JP2001159402A - アクチュエーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータサイズを増大させたり高価な
減圧弁等を用いたりする必要のない軽量化の容易なアク
チュエーションシステムを提供する。 【解決手段】 給排通路２１を、所定供給圧の作動流体
を導入する供給ポート２１ｐと、供給ポート２１ｐから
機械式制御弁３１に作動流体を供給する第１の供給通路
２１ａと、供給ポート２１ｐから電気式制御弁３２に作
動流体を供給する第２の供給通路２１ｂと、で構成する
一方、片方の供給通路２１ａに、供給ポート２１ｐから
機械式制御弁３１に向かう供給方向に自由流路を形成す
るとともに逆流を阻止する逆止弁４１を設けて、第２の
供給通路２１ｂを通した電気式制御弁３２から供給ポー
ト２１ｐ側への逆流のみを許容するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧アクチュエ
ータを用いたアクチュエーションシステムに関し、より
詳しくはフライバイワイヤ方式の制御装置に機械的制御
機構を付加したアクチュエーションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】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）を機械的リンケージに頼らな
いで制御するフライ・バイ・ワイア（Fly-By-Wire：以
下、ＦＢＷという）方式の自動飛行制御システムが実現
されているが、航空機には人命尊重のため高度な安全性
と信頼性が要求されることから、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た舵面制御を可能にする必要があ
る。そこで、舵面制御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（機械的入力部）と操縦桿とを
簡易的な機械的リンケージにより結合させ、機械的に操
縦制御を行うことができるバックアップ機構を併設した
ものが提案されている。

【０００３】この種のアクチュエーションシステムとし
ては、例えば図３に示すようなものがあった。

【０００４】このアクチュエーションシステムでは、航
空機の機体側に支持されたアクチュエータ５０の油室５
３、５４のうち一方に、図外の圧力流体源に接続する作
動油供給ポート６２から逆止弁６１を介して作動油を供
給するとともに油室５３、５４のうち他方から作動油を
排出し、両油室５３、５４を仕切るピストン５２を油圧
による作動させて、航空機の舵面Ｗを駆動する。

【０００５】このアクチュエータ５０への作動油の供給
及び排出は、機械式制御弁７１と電気式制御弁７２のう
ちいずれかによって制御され、これら制御弁７１、７２
のうちいずれか一方がモード切換え弁７３の切換え操作
によってアクチュエータ５０への作動油の給排経路に挿
入される。ここで、モード切換え弁７３は、通常はソレ
ノイド弁７５によって選択的に供給通路側の流体圧を供
給されて切換え操作され、常時は電気式制御弁７２をア
クチュエータ５０への作動油の給排経路に挿入し、電気
式制御弁７２を用いたＦＢＷ制御を可能にする。

【０００６】一方、何らかの油圧失陥により作動油の供
給圧が低下したり、電気系統の故障によりソレノイド弁
７５がＯＦＦとなると、モード切換え弁７３は図３に示
すメカニカルモード選択位置にバネ力で復帰し、機械式
制御弁７１をアクチュエータ５０への作動油の給排経路
に挿入する。

【０００７】上述のアクチュエーションシステムでは、
油圧や電気系の故障時に、ＦＢＷ制御から手動操縦によ
る機械的操縦制御に即座に切り換えることができるが、
通常のＦＢＷ制御時に突風や急操舵によってアクチュエ
ータ５０の出力以上の負荷が加わり、これがアクチュエ
ータ５０のみならず機体構造物にも疲労荷重として蓄積
されることから、機体構造物の疲労強度を高めておく必
要がある。そのため、燃費改善のための軽量化が困難で
あるという問題がある。

【０００８】その対策を図るものとして、例えば図４に
示すようなものがある（特開平９−３２８０９８号公報
参照）。

【０００９】このアクチュエーションシステムでは、供
給ポート６２から逆止弁６１を介して導入された作動油
を減圧弁８１によって減圧して機械式制御弁７１及び電
気式制御弁７２の供給圧ポートに供給できるようになっ
ており、この減圧弁８１はパイロット圧が設定圧になる
と、出口ポート８１ａを減圧弁戻り流路８３に接続して
作動油排出ポート６３側に排出する。そして、モード切
換え弁７３が電気式制御弁７２をアクチュエータ５０へ
の作動油給排経路に挿入するＦＢＷモード選択位置に切
換えられているとき、電気式制御弁７２の供給圧ポート
がソレノイド弁７５を介して減圧弁８１のパイロット圧
ポート８１ｃに接続される。したがって、ＦＢＷ制御時
に舵面Ｗに突風がふいたり急激な操舵がされ、ソレノイ
ド弁７５の出口ポート圧力である減圧弁８１のパイロッ
ト圧が設定圧に達すると、アクチュエータ５０への供給
圧が減圧弁８１によって減圧され、アクチュエータ５０
及び機体構造物に過大な負荷が加わるのが防止される。

【００１０】一方、モード切換え弁７３が機械式制御弁
７１をアクチュエータ５０への作動油給排経路に挿入す
る機械的操縦モード時、すなわち油圧又は電気系の故障
時には、ソレノイド弁７５がＯＦＦとなって減圧弁８１
のパイロット圧が常時作動油排出ポート６３側の低圧と
なるから、減圧弁８１は減圧作動することはなく、その
入口ポート及び出口ポートが最大開度で常時連通した状
態となる。したがって、故障時の機械的操縦モードで舵
面Ｗに突風がふいても、逆止弁６１からアクチュエータ
５０までの作動油の供給経路が閉止されて作動油がブロ
ックされ、舵面Ｗの位置を保つために必要なアクチュエ
ータ出力（反力）を発生させることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように機体構造
物の軽量化を可能にするアクチュエーションシステムに
あっても、減圧時にアクチュエータ出力が低下すること
になることから、それをカバーし得るだけのアクチュエ
ータサイズの増大と減圧弁の装備による重量増加等が必
要になり、軽量化及びコスト低減の面で未だ改善の余地
があった。

【００１２】そこで本発明は、アクチュエータサイズを
増大させたり、高価な減圧弁等を用いたりすることなく
軽量化を図ることのできるアクチュエーションシステム
を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】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
に一方及び他方の流体室を形成し、両流体室への作動流
体の供給及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換操作される機械式
制御弁、及び、操舵電気信号入力により切換操作される
電気式制御弁を有し、両制御弁のうち何れかにより前記
一方及び他方の流体室への作動流体の供給及び排出を制
御する給排制御機構と、前記アクチュエータに作動流体
を供給及び排出する給排通路に、前記機械式制御弁及び
電気式制御弁のうちいずれかを選択して挿入するモード
切換え弁と、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、前記モード切換
え弁によって前記機械式制御弁が前記アクチュエータへ
の作動流体の供給及び排出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、前記給排通路を、前記流体源
からの所定供給圧の作動流体を導入する供給ポートと、
該供給ポートから前記機械式制御弁に作動流体を供給す
る第１の供給通路と、前記供給ポートから前記電気式制
御弁に作動流体を供給する第２の供給通路と、で構成す
る一方、前記第１及び第２の供給通路のうち前記第１の
供給通路に、前記供給ポートから前記機械式制御弁に向
かう供給方向に自由流路を形成するとともに前記機械式
制御弁から前記供給ポート側への逆流を阻止する逆止弁
を設けて、第２の供給通路を通した前記電気式制御弁か
ら前記供給ポート側への逆流を許容することを特徴とす
るものである。

【００１４】この発明では、電気式制御弁による通常モ
ードの制御時にアクチュエータに大きな負荷が作用する
と、第２の供給通路を通して電気式制御弁から供給ポー
ト側に逆流が生じ、アクチュエータ及びその支持体に過
大な負荷が作用するのが防止される。一方、機械式制御
弁による故障モードでの制御時には、第１の供給通路に
配された逆止弁によって機械式制御弁から供給ポート側
への逆流が阻止されるから、逆止弁からアクチュエータ
までの作動油の供給経路が閉止されて作動流体がブロッ
クされることになる、大きな負荷荷重に対して制御位置
を保つために必要な流体圧を確保して、所要のアクチュ
エータ出力を発生させることができる。

【００１５】上記アクチュエーションシステムにおいて
は、前記供給ポートから電磁切換え弁を介して供給され
る操作圧によって、前記モード切換え弁が切換え操作さ
れるようにしてもよい。これにより、電気系及び油圧系
のいずれの故障時にも機械式制御弁による制御に切換え
可能となる。

【００１６】また、前記アクチュエータが航空機の機体
側構造部材と舵面の間に介在し、該舵面を駆動するよう
にすると、突風時や急激な操舵時にアクチュエータ及び
機体側構造部材に過大な負荷が作用するのを防止するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。 （第１実施形態）図１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。

【００１８】まず、その構成を説明する。

【００１９】図１において、１０は油圧（流体圧）によ
って作動するアクチュエータであり、アクチュエータ１
０はシリンダ１１内にピストン１２を摺動自在に有し、
そのピストン１２の位置を作動変圧器等の変位センサ１
２ａで検出する。このアクチュエータ１０は、シリンダ
１１内のピストン１２の軸方向両側に一方及び他方の油
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、航空機の舵面駆
動部５に連結されたピストン１２に油圧力を作用させ、
前記航空機の操縦翼面の１つである舵面Ｗを駆動するよ
うになっている。

【００２０】アクチュエータ１０はそのブラケット部１
０ａで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をシリンダ１１
から突出させる伸張動作により舵面Ｗの舵角を大きく
し、ピストン１２のロッド部１２ｅをシリンダ１１内に
引き込める収縮動作により舵面Ｗの舵角を小さくするこ
とができる。

【００２１】アクチュエータ１０の油室１３、１４には
給排通路２０を介して作動油が供給及び排出されるよう
になっている。この給排通路２０は、図外の流体源に接
続され所定供給圧の作動油を導入する作動油供給通路２
１と、アクチュエータ１０から排出される作動油を蓄え
て流体供給源側に戻す図外のリザーバ回路に接続された
作動油排出ポート２３ｒを有する作動油排出通路２３
と、アクチュエータ１０の油室１３、１４に接続され、
作動油供給通路２１からの作動油をアクチュエータ１０
に供給するとともにアクチュエータ１０から排出された
作動油を作動油排出ポート２３ｒに還流させるアクチュ
エータ側通路２２、２４及び２５と、を具備している。

【００２２】また、給排通路２０中には、機械的操作入
力により開閉及び切換操作される機械式制御弁３１と、
操舵電気信号入力により開閉及び切換操作される電気式
制御弁３２とが配設されている。これら機械式制御弁３
１及び電気式制御弁３２は、両制御弁３１、３２のうち
任意の一方により油室１３、１４への作動油の供給及び
排出を制御することができる給排制御機構３０を構成し
ている。ここで、機械式制御弁３１は機械的操作入力に
より４ポートを開閉操作及び開度調節される３位置切換
え可能な弁であり、この機械式制御弁３１は、第１の供
給通路２１ａに接続された供給圧ポート３１ａと、作動
油排出ポート２３ｒに接続されたリターンポート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。また、電気式
制御弁３２は、図外のＦＣＣからの操舵電気信号Ｃｒ、
Ｃｅにより４ポートを開閉操作及び開度調節するよう電
磁駆動される３位置切換え可能な弁であり、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、作動油排出ポート２３ｒに接続さ
れたリターンポート３２ｂと、制御信号Ｃｒ、Ｃｅ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。

【００２３】また、供給通路２１は、供給ポート２１ｐ
から機械式制御弁３１に作動油を供給する第１の供給通
路２１ａと、供給ポート２１ｐから電気式制御弁３２に
作動油を供給する第２の供給通路２１ｂと、を有してい
る。一方のアクチュエータ側通路２２は一対の通路２２
ａ、２２ｂからなり、これら通路２２ａ、２２ｂは機械
式制御弁３１の制御圧ポート３１ｂ、３１ｃと６ポート
２位置切換弁であるモード切換弁３３のバルブ接続ポー
ト３３ｃ、３３ｄとに接続されている。他方のアクチュ
エータ側通路２４は、電気式制御弁３２の制御圧ポート
３２ｂ、３２ｃとモード切換弁３３のバルブ接続ポート
３３ｆ、３３ｇとに接続する一対の通路２４ａ、２４ｂ
からなる。アクチュエータ側通路２５は、モード切換弁
３３のアクチュエータ接続ポート３３ａ、３３ｂを油室
１３、１４に接続する一対の通路２５ａ、２５ｂからな
る。

【００２４】また、第１の供給通路２１ａ及び第２の供
給通路２１ｂのうち、機械的操縦時の供給経路である第
１の供給通路２１ａには、逆止弁４１が設けられてい
る。この逆止弁４１は、供給ポート２１ｐから機械式制
御弁３１に向かう供給方向に自由流路を形成するととも
に、機械式制御弁３１から供給ポート２１ｐ側への作動
油の逆流を阻止するようになっている。一方、第１の供
給通路２１ａ及び第２の供給通路２１ｂのうち、ＦＢＷ
制御時の供給経路である第２の供給通路２１ｂには、逆
止弁はなく、供給ポート２１ｐが電気式制御弁３２の供
給圧ポート３２ａに直接に接続されて所定供給圧の作動
油が導入されるようになっている。また、アクチュエー
タ１０からの作動油の逆流によって、電気式制御弁３２
の供給圧ポート３２ａよりもこれに接続する制御圧ポー
ト３３ｃ又３３ｄの油圧が高くなったとき、第２の供給
通路２１ｂを通した電気式制御弁３２から供給ポート２
１ｐ側への逆流が許容されるようになっている。

【００２５】２９は機械式制御弁３１に操作入力を与え
るインプットリンクであり、このインプットリンク２９
は図１中の上下両端側の何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２９の第１移動端部２９ａ（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２９の第
２移動端部２９ｂ（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２９は、両移動端部２９ａ、２９ｂの間
にサミングポイント２９ｃ（弁操作点部）を有し、第１
移動端部２９ａからの手動操作量と第２移動端部２９ｂ
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、機械式制御弁３１の弁操作量としてサミング
ポイント２９ｃから出力するようになっている。

【００２６】このインプットリンク２９からの操作入力
により、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とを連通させて、油室１３
又は１４に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３
１ｂを通して排出させることができ、さらに、供給圧ポ
ート３１ａ及びリターンポート３１ｂと制御圧ポート３
１ｃ、３１ｄとの接続を遮断して両油室１３、１４への
作動油の供給及び排出を停止することができる。すなわ
ち、インプットリンク２９が図示したブロック位置であ
る中立位置にあるときにはアクチュエータ１０の油室１
３、１４に対する作動油の給排（供給及び排出）は行わ
れないが、インプットリンク２９がＮｅ方向に操作され
たときには、供給圧ポート３１ａと制御圧ポート３１ｃ
とが連通して油室１３に流体圧供給源からの作動油が供
給されるとともに、リターンポート３１ｂと制御圧ポー
ト３１ｄが連通して油室１４からの作動油がリターンポ
ート３１ｂを通して排出され、アクチュエータ１０は伸
張する。逆に、インプットリンク２９がＮｒ方向に操作
されたときには、供給圧ポート３１ａと制御圧ポート３
１ｄとが連通して油室１４に流体圧供給源からの作動油
が供給されるとともに、リターンポート３１ｂと制御圧
ポート３１ｃが連通して油室１３からの作動油がリター
ンポート３１ｂを通して排出され、アクチュエータ１０
は収縮する。なお、図１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、３１
ｂ、３１ｃ及び３１ｄが形成された略スリーブ状の操作
入力部であり、操作入力部３１ｈはインプットリンク２
９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及び３１ｄの開度を変化
させることができる。

【００２７】一方、電気式制御弁３２は、例えば操舵電
気信号Ｃｒ、Ｃｅに応じ弁体３２ｅを電磁駆動すること
により、操舵電気信号Ｃｒ又はＣｅ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を通して作動油排出ポート２３ｒへと排出させる
ことができる。さらに、電気式制御弁３２は、機械式制
御弁３１と同様に、ブロック位置である中立位置にある
ときには、供給圧ポート３２ａ及びリターンポート３２
ｂと制御圧ポート３２ｃ、３２ｄとの接続を遮断して油
室１３、１４への作動油の供給及び排出を停止すること
ができる。なお、前記操舵電気信号Ｃｒはアクチュエー
タ１０を収縮させる収縮指令信号、前記操舵電気信号Ｃ
ｅはアクチュエータ１０を伸張させる伸張指令信号であ
り、両指令信号Ｃｒ、Ｃｅは、パイロットコマンドに対
応する舵角減少方向及び舵角増加方向の信号として、そ
れぞれ電気式制御弁３２の電磁駆動部３２ｊ、３２ｋに
入力される。

【００２８】前記モード切換弁３３は、その切換えによ
って制御弁３１、３２のうち何れか一方の制御圧ポート
３１ｃ、３１ｄ又は３２ｃ、３２ｄをアクチュエータ１
０の油室１３、１４に接続するよう、メカニカルモード
位置［Ｉ］及びＦＢＷモード位置［II］の２つの切換え
位置に切換えられるになっている。このモード切換弁３
３は、パイロット圧Ｐａを導入するパイロット圧導入部
３３ｈと、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３３ｅと、この弁体３３ｅをパイロッ
ト圧導入部３３ｈとは逆の方向であるメカニカルモード
位置側に付勢するスプリング３３ｋ（付勢手段）とを備
えており、パイロット圧導入部３３ｈから弁体３３ｊへ
の付勢力を加減することにより、制御弁３１、３２のう
ち任意の一方の制御圧ポート３１ｃ、３１ｄ又は３２
ｃ、３２ｄを油室１３、１４に接続することができるよ
うになっている。

【００２９】具体的には、モード切換弁３３のパイロッ
ト圧導入部３３ｈには供給通路２１からＦＢＷソレノイ
ド弁３５（電磁切換え弁）を介して、前記パイロット圧
Ｐａが切換え操作圧としての供給されるようになってお
り、ソレノイド弁３５のＯＮ／ＯＦＦによってパイロッ
ト圧Ｐａが高圧又は低圧に制御され、弁体３３ｊに対し
スプリング３３ｋからの一方側への付勢力とパイロット
圧Ｐａに基づく逆向きの付勢力とがそれぞれ作用するこ
とによって、モード切換弁３３が切り換えられる。

【００３０】なお、図１は弁体３３ｅがメカニカルモー
ド位置［Ｉ］に切り換えられている状態を示しており、
この場合、他の位置がＦＢＷモード位置となる。また、
同図において、３５ｅはソレノイド弁３５の弁体、３５
ｊは弁体３５ｅをＦＢＷモード選択位置側に付勢する電
磁操作部、３５ｋは電磁操作部３５ｊに対抗して弁体３
５ｅをメカニカルモード選択位置側に付勢するスプリン
グである。

【００３１】前記機械式制御弁３１、インプットリンク
２９及び操縦桿までの機械的リンケージは、ＦＣＣによ
るＦＢＷ制御が実行できない電気系統の故障時に、操縦
桿からの手動操舵を可能にするバックアップ機構を構成
しており、ＦＣＣからの操舵電気信号Ｃｒ、Ｃｅにより
電気式制御弁３２を作動させることができなくなるよう
な何らかの故障が生じた場合には、操縦桿からの操作入
力を給排制御機構３０の機械式制御弁３１に伝達し、機
械的リンケージを介した手動操縦入力によりアクチュエ
ータ１０を作動させるようになっている。また、ＦＣＣ
は、ＦＢＷ制御を実行する間、舵面位置（舵角）を検出
するセンサ１２ａからのフィードバック信号や航空機の
応答（ピッチ、ロール及びヨーの応答）を観測する図示
しない運動センサ等からの信号により、上述した制御系
が正常に作動しているか否かを常時チェックし、後述す
るような舵面制御を実行する。

【００３２】次に、作用を説明する。

【００３３】通常のＦＢＷモードにおいては、パイロッ
トによる操縦桿の手動操作量又は自動操縦のための必要
操舵量に応じてパイロットコマンドが生成される。そし
て、この入力コマンドと舵面位置センサからのフィード
バック信号等との偏差に応じた操舵電気信号Ｃｒ又はＣ
ｅが生成され、各制御系統の電気式制御弁３２に入力さ
れる。このとき、ＦＢＷソレノイド弁３５はパイロット
圧供給位置に電磁駆動するためのモード選択信号Ｓが入
力され、ＯＮ状態となっている。

【００３４】この状態においては、前記入力コマンドと
位置センサからのフィードバック信号とに差が生じる
と、その偏差に応じた操舵電気信号（以下、偏差信号と
いう）Ｃｒ又はＣｅにより電気式制御弁３２が弁体３２
ｅを中立位置から変位させるように駆動され、制御圧ポ
ート３２ｃ、３２ｄが開かれることで、一方の油室１３
又は１４に流体圧供給源からの作動油が供給されるとと
もに、他方の油室１４又は１３からの作動油がリターン
ポート３２ｂを通して排出される。したがって、ピスト
ン１２が油室１３、１４の間の差圧に応じた推力を発生
して、舵面Ｗを入力コマンドに対応する舵角位置へと制
御する。

【００３５】次いで、前記パイロットコマンドとセンサ
１２ａからの信号との差がほぼゼロになると、偏差信号
Ｃｒ又はＣｅが初期値（例えばゼロ）となり、供給圧ポ
ート３２ａ及びリターンポート３２ｂと制御圧ポート３
２ｃ及び３２ｄとの接続が遮断されて、油室１３、１４
への作動油の供給及び排出が停止される。

【００３６】ここで、例えば舵面Ｗに突風がふき、舵面
Ｗに大きな空力負荷が作用したとすると、舵面Ｗからア
クチュエータ１０、更に機体側構造部材１に加わる負荷
荷重が急激に増大する。このとき、電気式制御弁３２が
いずれかの給排位置で開弁した状態で、供給通路２１に
接続する一方の油室１３又は１４の圧力が供給圧を超え
ると、モード切換え弁３３及び電気式制御弁３２を介し
て、その一方の油室１３又は１４から供給ポート供給２
１ａ側への逆流が許容されることになる。したがって、
アクチュエータ１０及び機体側構造部材１に過大な負荷
が作用することがない。その結果、機体側構造部材１の
強度を過度に高める必要がない。

【００３７】ところで、このように入力コマンド位置に
対して出力位置が異なると、航空機の飛行姿勢が変化す
るように思われるが、舵面Ｗが受ける空力エネルギーの
変化が少ないため、逆に飛行姿勢は安定したものとな
る。なお、この原理を応用して軽量で快適な操舵を行う
最新のサーボ制御技術にＡＣＴ（Active Control Techn
ology）がある。

【００３８】一方、電気回路の故障が生じた場合、ＦＢ
Ｗ制御はできなくなるが、この場合、ソレノイド弁３５
がＯＦＦとなってパイロット圧Ｐａが低下し、図１に示
すように、モード切換弁３３が機械式制御弁３１をアク
チュエータ１０への作動油の供給通路及び排出通路に挿
入する。すなわち、パイロット圧Ｐａの低下に応じて、
モード切換弁３３がＦＢＷモード位置から図中に示すメ
カニカルモード位置に切り換わり、メカニカルモードで
の機械的操縦制御が可能な状態となる。

【００３９】そして、モード切換え後は、操縦桿からの
手動操作入力によりインプットリンク２９を介して機械
式制御弁３１が操作され、その手動操作に応じた開度で
制御圧ポート３１ｃ、３１ｄが開かれ、片方の油室１３
又は１４に流体圧供給源からの作動油が供給されるとと
もに、残りの油室１４又は１３からの作動油がリターン
ポート３１ｂを通して作動油排出ポート２３ｒに排出さ
れる。これにより、各制御系統のアクチュエータ１０内
でピストン１２が油室１３、１４の間の差圧に応じた推
力を発生し、ピストン１２のロッド部１２ｅが舵面を操
縦桿の手動操作量（パイロットコマンド）に対応する舵
角位置へと制御する。

【００４０】この状態においては、第１の供給通路２１
ａに配された逆止弁４１によって機械式制御弁３１から
供給ポート２１ｐ側への逆流が阻止されることから、舵
面Ｗに突風が当たったり、急激な操舵がなされたりし
て、アクチュエータ１０に大きな負荷荷重が作用して
も、逆止弁４１からアクチュエータ１０までの作動油の
供給経路が閉止されて作動油がブロックされ、手動操作
による舵面制御位置を保つために必要な流体圧が確保さ
れるから、所要のアクチュエータ出力を発生させること
ができる。すなわち、いわゆるガストロック機能が得ら
れる。

【００４１】一方、電気系統の故障でなく、あるいは電
気系統の故障と共に、供給油圧が所定値以下に低下する
油圧系統の故障が発生した場合、モード切換弁３３の弁
体３３ｅがスプリング３３ｋによってメカニカルモード
位置に切り換えられ、機械式制御弁３１がアクチュエー
タ１０への作動油の供給通路及び排出通路に挿入され
て、メカニカルモードでの機械的操縦制御が可能な状態
となる。

【００４２】この状態においても、舵面Ｗに作用する空
力負荷に対して、第１の供給通路２１ａに配された逆止
弁４１によって機械式制御弁３１から供給ポート２１ｐ
側への逆流が阻止され、逆止弁４１からアクチュエータ
１０までの作動油の供給経路が閉止されて作動油がブロ
ックされるブロック機能によって、大きな空力負荷荷重
に対してアクチュエータ１０で必要な対抗力を発生させ
たり、手動操作に応じアクチュエータ１０を負荷に追従
する方向にわずかに操舵したりする最低限の操舵機能を
発揮させることができる。

【００４３】このように、航空機の機体側構造部材１と
舵面Ｗの間にアクチュエータ１０を介在させて舵面Ｗを
駆動するアクチュエーションシステムにおいて、電気
式、機械式の制御弁３１、３２のうち機械式制御弁３１
への作動油の供給通路２１ａにのみ逆流防止用の逆止弁
４１を設けているので、電気式制御弁３２による通常の
ＦＢＷ制御モードでは、アクチュエータ１０に大きな負
荷が作用したとき、第２の供給通路２１ｂを通して電気
式制御弁３２から供給ポート２１ｐ側に逆流が生じるの
を許容することで、突風時や急激な操舵時にアクチュエ
ータ１０及びその支持体である機体側構造部材１に過大
な負荷荷重が作用することが防止される。さらに、機械
式制御弁３１による機械的操縦制御を行う故障モードで
は、第１の供給通路２１ａに配された逆止弁４１によっ
て機械式制御弁３１から供給ポート２１ｐ側への逆流が
阻止され、逆止弁４１からアクチュエータ１０までの作
動油の供給経路が閉止されて作動流体がブロックされる
ことで、大きな負荷荷重に対しても制御位置を保つため
に必要な流体圧を確保して、所要のアクチュエータ出力
を発生させることができる。その結果、アクチュエータ
サイズを増大させたり、高価な減圧弁等を用いたりする
必要をなくして、メカニカルバックアップ機構付のアク
チュエーションシステムの軽量化を図ることができる。

【００４４】また、上記アクチュエーションシステムに
おいては、供給ポート２１ｐからソレノイド弁３５を介
して供給されるパイロット圧Ｐａによって、モード切換
え弁３３が切換え操作されるから、電気系及び油圧系の
いずれの故障時にも機械式制御弁３１による制御に切換
えることができる。 （第２実施形態）図２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の概略構成図である。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
アクチュエーションシステムに適用したもので、その各
制御系統がに図２に示すように構成されているが、図中
には１系統のみを図示している。また、同図において、
上述例と同様の構成には図１と同様の符号を付し、相違
点について以下に説明する。

【００４５】本実施形態のアクチュエーションシステム
は、３モードに切換え可能なモード切換え弁４３と、こ
れを切換え操作する２つのソレノイド弁（電磁切換え
弁）４５Ａ、４５Ｂとを具備している。

【００４６】モード切換え弁４３は、アクチュエータ１
０への作動油の給排通路２０に機械式制御弁３１を選択
して挿入するメカニカルモード［Ｉ］と、アクチュエー
タ１０への作動油の給排通路２０に電気式制御弁３２を
挿入するＦＢＷモード位置［II］と、アクチュエータ１
０の油室１３、１４を連通させて作動油排出ポートに接
続して他系統への従動（実質的に無抵抗でピストン移動
すること）を可能にするバイパスモード位置［III］
と、に切り換え可能な３位置切換え弁である。このモー
ド切換え弁４３は、切り換え操作によってその一方側の
ストロークエンドでメカニカルモード［Ｉ］に、他方側
のストロークエンドでバイパスモード位置［III］に、
その中間でＦＢＷモード位置［II］にそれぞれ切り換え
られる弁体４３ｅと、弁体４３ｅをバイパスモード位置
［III］への切り換え操作方向に付勢する第１及び第２
のパイロット圧導入部４３ｈ1、４３ｈ2と、弁体４３ｅ
をメカニカルモード［Ｉ］に付勢するスプリング４３ｋ
と、を有している。

【００４７】また、モード切換え弁４３は、ソレノイド
弁４５Ａ、４５Ｂからのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂが共に
高圧のとき、モード切換弁４３の弁体４３ｅがスプリン
グ４３ｋの付勢力に打ち勝ってバイパスモード位置［II
I］となるストロークエンドまで移動する。ここで、ソ
レノイド弁４５Ａ、４５Ｂは、一方のソレノイド弁４５
Ａがモード選択信号Ｓｃ1に応じて上述例のソレノイド
弁３５と同様に作動し、他方のソレノイド弁４５Ｂが例
えば多重化された制御系統のうち１系統の油圧が所定レ
ベル以下に低下したとき、モード選択信号Ｓｃ2に応じ
て供給圧をパイロット圧導入部４３ｈ2に供給するＯＮ
状態となる。そして、ソレノイド弁４５ＢがＯＦＦでソ
レノイド弁４５ＡのみがＯＮであるとき、モード切換弁
４３の弁体４３ｅはパイロット圧導入部４３ｈ1からの
不勢力のみでスプリング４３ｋを撓ませ、中間のＦＢＷ
モード位置［II］となる。

【００４８】なお、ソレノイド弁４５Ａ、４５Ｂはそれ
ぞれ、モード切換え弁４３のパイロット圧導入部４３ｈ
2を作動油供給ポート２１ｐに接続するＯＮ状態の切換
え位置と、パイロット圧導入部４３ｈ2を作動油排出ポ
ート２３ｒに接続するＯＦＦ状態の切換え位置とに切換
え可能になっており、それぞれモード選択信号Ｓｃ1、
Ｓｃ2によりＯＮ／ＯＦＦ切換えされる。

【００４９】本実施形態においては、図１に示した実施
形態と同様な作用効果が期待できることに加え、ソレノ
イド弁４５Ａ、４５Ｂのうち一方からのパイロット圧Ｐ
ｂ又はＰａが低圧で、他方からのパイロット圧Ｐａ又は
Ｐｂが高圧であるときには、モード切換え弁４３の弁体
４３ｅがスプリング４３ｋの付勢力に抗してＦＢＷモー
ド位置に移動され保持されることになり、電気式制御弁
３２とアクチュエータ１０の間の流体回路が開かれる。

【００５０】また、電気系の故障時には、ソレノイド弁
４５Ａ、４５Ｂからのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂが共に低
圧となり、モード切換え弁４３の弁体４３ｅがスプリン
グ４３ｋの付勢力によってメカニカルモード位置［Ｉ］
に切り換えられる。

【００５１】さらに、一系統の油圧のみが低下するよう
な故障の場合には、その故障系統のソレノイド弁４５
Ａ、４５Ｂが共にＯＮとなり、両ソレノイド弁４５Ａ、
４５Ｂからのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂが共に高圧となっ
てバイパス・モ−ド位置［III］に切り換えられ、他系
統ではＦＢＷモ−ドのままの状態で動くことになるが、
この場合、故障系統のアクチュエータ１０は他系統のア
クチュエータ１０に対して実質的に無抵抗であるため、
ＦＢＷ制御を継続することができる。

【００５２】本実施例においても、上述例と同様な効果
が得られる。また、バイパスモードを有しているので、
アクチュエータを多重配置したシステムに好適である。

【００５３】なお、上述した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ションシステムとして説明
したが、ＦＢＷ制御される他用途の液圧アクチュエーシ
ョンシステム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制御アクチュエーシ
ョンシステム全般に広く適用することができるものであ
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、電気式制御弁による制
御時にアクチュエータに大きな負荷が作用したとき、第
２の供給通路を通して電気式制御弁から供給ポート側に
逆流が生じるのを許容するようにして、アクチュエータ
及びその支持体に過大な負荷が作用するのを防止し、一
方、機械式制御弁による制御時には、第１の供給通路に
配された逆止弁によって機械式制御弁から供給ポート側
への逆流を阻止して、大きな負荷荷重に対して制御位置
を保つために必要な流体圧を確保し、所要のアクチュエ
ータ出力を得ることができる。その結果、アクチュエー
タサイズを増大させたり高価な減圧弁等を用いたりする
必要のない軽量化の容易なアクチュエーションシステム
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るアクチュエーショ
ンシステムの概略構成図であり、そのメカニカルモード
の状態を示している。

【図２】本発明の第２実施形態に係るアクチュエーショ
ンシステムの概略構成図であり、そのメカニカルモード
の状態を示している。

【図３】従来例のアクチュエーションシステムの概略構
成図である。

【図４】他の従来例のアクチュエーションシステムの概
略構成図である。

【符号の説明】

１０ アクチュエータ １２ ピストン １３、１４ 油室 ２０ 給排通路 ２１ 作動油供給通路 ２１ａ 第１の供給通路 ２１ｂ 第２の供給通路 ２１ｐ 作動油供給ポート ２３ 作動油排出通路 ２３ｒ 作動油排出ポート ３０ 給排制御機構 ３１ 機械式制御弁 ３２ 電気式制御弁 ３３、４３ モード切換弁 ３５、４５Ａ、４５Ｂ ソレノイド弁（モード切換え
用の電磁切換え弁） ４１ 逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に収納されたピストンの両側に
   一方及び他方の流体室を形成し、両流体室への作動流体
   の供給及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換操作される機械式制御弁、及
   び、操舵電気信号入力により切換操作される電気式制御
   弁を有し、両制御弁のうち何れかにより前記一方及び他
   方の流体室への作動流体の供給及び排出を制御する給排
   制御機構と、 前記アクチュエータに作動流体を供給及び排出する給排
   通路に、前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいず
   れかを選択して挿入するモード切換え弁と、 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、前記モード切換え弁によって
   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
   供給及び排出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、 前記給排通路を、前記流体源からの所定供給圧の作動流
   体を導入する供給ポートと、該供給ポートから前記機械
   式制御弁に作動流体を供給する第１の供給通路と、前記
   供給ポートから前記電気式制御弁に作動流体を供給する
   第２の供給通路と、で構成する一方、 前記第１及び第２の供給通路のうち前記第１の供給通路
   に、前記供給ポートから前記機械式制御弁に向かう供給
   方向に自由流路を形成するとともに前記機械式制御弁か
   ら前記供給ポート側への逆流を阻止する逆止弁を設け
   て、 第２の供給通路を通した前記電気式制御弁から前記供給
   ポート側への逆流を許容することを特徴とするアクチュ
   エーションシステム。
2. 【請求項２】前記供給ポートから電磁切換え弁を介して
   供給される操作圧によって、前記モード切換え弁が切換
   え操作され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。
3. 【請求項３】前記アクチュエータが航空機の機体側構造
   部材と舵面の間に介在し、該舵面を駆動することを特徴
   とする請求項１又は２に記載のアクチュエーションシス
   テム。