JP3187072B2

JP3187072B2 - 安定性補償機構

Info

Publication number: JP3187072B2
Application number: JP12809091A
Authority: JP
Inventors: 重行高木; 敏夫神村
Original assignee: 帝人製機株式会社
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JPH04357303A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は安定性補償機構に関し、
特に電気・油圧サーボシステム又は油圧サーボシステム
においてダンパ作用を生ずる安定性補償機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の安定性補償機構として、
例えば図６に示すようなものが知られている。同図にお
いて、サーボ弁２は、外部からの指令信号と位置検出器
３からのフィードバック信号との偏差信号によりサーボ
アンプ１を介して駆動される。安定性補償機構５は、負
荷圧力微分ピストン６、固定絞り７およびリーケージバ
ルブ８から構成されており、固定絞り７の前後の差圧に
よりリーケージバルブ８の漏れ量を変化させて油室９
Ａ、９Ｂ間のバイパス流量を制御する。そして、負荷圧
力微分ピストン６の作用により、前記差圧が負荷圧の変
化速度に比例して変化することで、これに応答してリー
ケージバルブ８を通した油室９Ａ、９Ｂ間のバイパス流
量が制御され、安定性補償がされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の安定性補償機構にあっては、負荷圧力微分ピ
ストン６により負荷量を検知し、該負荷量を流路および
固定絞り７を介してリーケージバルブ８に伝達するよう
になっているため、伝達流体である作動油中にエア（気
泡）が混入していると正確な負荷量の伝達ができなくな
り、信頼性が低くなっていた。また、油室９Ａ、９Ｂ間
のバイパス流量を制御するときにリーケージバルブ８を
通過する作動油がサーボ弁２の給排路間をバイパスする
ことによって流体ロスが生じるとともに、使用部品点数
が多く全体が大型化してコスト高になっていた。さら
に、高度な信頼性を確保すべく複数系統のサーボシステ
ムが並列に設けられているような場合、その一系統が故
障した際に安定性が低下していた。

【０００４】そこで、本発明は、作動油中のエアの影響
を受けることがなく、流体ロスの生じない、多重化シス
テムにも好適な低コストの安定性補償機構を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、サーボ弁およびアクチュエータを
有する電気・油圧サーボシステム又は油圧サーボシステ
ムに設けられる安定性補償機構であって、前記サーボ弁
とアクチュエータを接続する一方の給排路の途中に、少
なくとも当該サーボシステムの故障時にアクチュエータ
の流入出油量に応じて絞り量が連続的に変化するととも
に流量と圧力損失が比例関係になる可変絞り弁を設けた
ことを特徴とするものであり、請求項２記載の発明は、
前記サーボ弁と前記アクチュエータとを接続する両方の
給排路の間に、所定切換え時に可変絞り弁およびアクチ
ュエータと共に閉回路を形成するモード切換弁を介装し
たことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】請求項１記載の発明では、システム故障時に、
油路の途中に設けられた可変絞り弁の絞り量がアクチュ
エータへの流入出油量に応じて変化し、アクチュエータ
への外乱入力等に対応する適度のダンパ作用が発生す
る。したがって、作動油中のエアの影響が無く、流体ロ
スも生じない使用部品点数の少ない安定性補償機構とな
る。

【０００７】請求項２記載の発明では、モード切換弁を
切換えることによって、可変絞り弁およびアクチュエー
タを含む閉回路を形成することができ、前記ダンパ作用
を十分に生じさせることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図３は本発明に係る安定性補償機構の第１実施例を
示す図であり、本発明をＡ系統及びＢ系統からなる所謂
タンデム構造の電気・油圧（以下、単に「電油圧」とも
いう。）サーボシステムに適用したものを示している。

【０００９】まず、構成を説明する。図１において、20
は３位置に切換え可能な電油圧サーボ弁、30は一対の油
圧シリンダ31Ａ、31Ｂを有するアクチュエータである。
電油圧サーボ弁20は図外の油圧源に接続する圧力供給ポ
ート21Ａ、21Ｂおよび背圧ポート22Ａ、22Ｂに接続され
るとともに、油圧シリンダ31Ａ、31Ｂの各一対の作動油
給排路23Ａ、24Ａおよび23Ｂ、24Ｂに接続されており、
電油圧サーボ弁20の切換え位置に応じてアクチュエータ
30のピストン32が進退動し又は停止するようになってい
る。ピストン32の右端部は航空機のエルロン、フラップ
等の制御舵面に連結されており、それらを制御するよう
になっている。また、電油圧サーボ弁20とアクチュエー
タ30の間には、油圧シリンダ31Ａ、31Ｂに対応する一対
の圧力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂとモード切換弁50とが
設けられている。

【００１０】圧力流量比例制御弁40Ａは油圧シリンダ31
Ａの両給排路23Ａ、24Ａのうち一方の給排路23Ａの途中
に設けられており、圧力流量比例制御弁40Ｂは油圧シリ
ンダ31Ｂの両給排路23Ｂ、24Ｂのうち一方の給排路23Ｂ
の途中に設けられている。また、圧力流量比例制御弁40
Ａ、40Ｂは制御弁ロック機構41Ａ、41Ｂによってそれぞ
れ常開状態になるよう付勢されており、これら圧力流量
比例制御弁40Ａ、40Ｂは制御弁ロック機構41Ａ、41Ｂの
ピストン45によって押圧されないとき（本実施例のサー
ボシステムの故障時）、アクチュエータ30の流入出油量
に応じて絞り量が変化する可変絞り弁として機能する。
制御弁ロック機構41Ａ、41Ｂは、モード切換用電磁弁60
Ａ、60Ｂを介して供給される圧力供給ポート21Ａ、21Ｂ
からの圧油によりその付勢力を発生する。

【００１１】具体的には、図２に示すように、圧力流量
比例制御弁40Ａ、40Ｂはそれぞれ、スプール42と、この
スプール42を所定位置（中立位置）に保持（センタリン
グ）するためのスプリング43と、スプール42が前記所定
位置に保持されるときその開度が最小になる一対のメー
タリングオリフィス44ａ、44ｂ（図３参照）からなるポ
ート44と、を有している。そして、スプール42が制御弁
ロック機構41Ａ、41Ｂのピストン45により押圧されてス
プリング43を圧縮するよう変位したとき、ポート44が全
開して圧力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂは固定絞りとな
る。また、スプリング43の復帰力によりスプール42が前
記所定位置側に復帰したとき、圧力流量比例制御弁40
Ａ、40Ｂは所定の可変絞りとなる。

【００１２】また、スプール42はフィードバック通路42
ａを介しその一端面で受圧するアクチュエータ30側の油
圧とその他端面で受圧するモード切換弁50側の油圧との
差圧によっても変位可能であり、この差圧に応じて、ス
プール42がスプリング43を圧縮しながらロック機構41
Ａ、41Ｂ側へ（前記とは逆の方向へ）変位し、ポート44
を開くようになっている。

【００１３】すなわち、圧力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂ
はスプール42の変位によってポート44の開度を変化さ
せ、制御弁ロック機構41Ａ、41Ｂにより押圧されないと
き、その絞りによる圧力損失と流量とが比例関係を示す
ものとなる。図３は、圧力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂの
メータリングオリフィス形状の一例を示しており、この
メータリングオリフィス形状をほぼ台形又は三角形にす
ることによって必要な線形性（数％以下の直線性）を得
ることができる。また、図中の直線ａを曲線にして完全
な線形性を持たせることもでき、アンダーラップ量をゼ
ロとし、これに代る固定絞りを併設することができる。

【００１４】モード切換弁50は、油圧シリンダ31Ａ、31
Ｂに対応する一対のスプール51Ａ、51Ｂと、両スプール
間に位置するプランジャ52とを有しており、スプール51
Ａ、51Ｂは、モード切換弁50のパイロット圧通路53Ａ、
53Ｂがモード切換用電磁弁60Ａ、60Ｂを介して圧力供給
ポート21Ａ、21Ｂと接続されるとき（パイロット圧供給
時）、スプリング54Ａ、54Ｂの反発力に抗し図示位置ま
で変位して流入出ポート50ａ、50ｂ、50ｃ、50ｄを全開
し、電油圧サーボ弁20からアクチュエータ30への圧油供
給を可能にする。

【００１５】パイロット圧通路53Ａ、53Ｂのうち一方、
例えばパイロット圧通路53Ａが圧力供給ポート21Ａに接
続され他方のパイロット圧通路53Ｂが背圧ポート22Ｂに
接続されるとき、プランジャ52はパイロット圧通路53Ａ
からの圧油によりスプール51Ｂ側に押圧されてその突起
部52ａを衝止される位置まで図中右方に変位し、このプ
ランジャ52とスプリング54Ｂの復帰力を受けたスプール
51Ｂとが衝合して、油圧シリンダ31Ｂの給排路23Ｂ、24
Ｂがバイパス通路部23ａ、24ａを介し互いに連通する。

【００１６】また、パイロット圧通路53Ａ、53Ｂのうち
他方、例えばパイロット圧通路53Ｂが圧力供給ポート21
Ｂに接続され一方のパイロット圧通路53Ａが背圧ポート
22Ａに接続されるとき、プランジャ52がパイロット圧通
路53Ｂからの圧油によりスプール51Ａ側に押圧されてそ
の突起部52ａを衝止される位置まで図中左方に変位し、
このプランジャ52とスプリング54Ａの復帰力を受けたス
プール51Ａとが衝合して、給排路23Ａ、24Ａがバイパス
通路部23ａ、24ａを介し互いに連通する。

【００１７】一方、パイロット圧通路53Ａ、53Ｂがモー
ド切換用電磁弁60Ａ、60Ｂを介して共に背圧ポート22
Ａ、22Ｂに接続されたとき、スプリング54Ａ、54Ｂの復
帰力によりスプール51Ａ、51Ｂがプランジャ52側へ復帰
し、給排路23Ａと給排路24Ａ、並びに給排路23Ｂと給排
路24Ｂがそれぞれオリフィスノッチ54Ａ又は54Ｂを介し
て連通する。

【００１８】すなわち、モード切換弁50は、スプール51
Ａ、51Ｂのそれぞれについて、流入出ポート50ａ〜50ｄ
を全開する通常モードと、圧力流量比例制御弁40Ａ又は
40Ｂおよび油圧シリンダ31Ａ又は31Ｂと共に閉回路を形
成するバイパスモードと、給排路オリフィスノッチ54
Ａ、54Ｂを介して給排路23Ａ、24Ａ、23Ｂ、24Ｂを連通
させるダンピングモードとに切換えが可能であり、バイ
パスモード及びダンピングモードが故障時モードとな
る。

【００１９】なお、図１、図２において、25Ａ、25Ｂ、
26Ａ、26Ｂはそれぞれキャビテーション防止弁、35はア
クチュエータ30のピストン32の位置を検出する位置検出
器である。また、このサーボシステムが正常に作動する
場合、公知の一般的な電気的補償法を採用してシステム
の安定性を補償するようにしている。次に、作用を説明
する。

【００２０】本実施例のサーボシステムが正常に作動し
ている場合、モード切換用電磁弁60Ａ、60Ｂは共にＯＮ
の状態にあり、上述のようにモード切換弁50には圧力供
給ポート21Ａ、21Ｂからの圧油が供給され、制御弁ロッ
ク機構41Ａ、41Ｂにより圧力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂ
が全開状態にロックされているから、電油圧サーボ弁20
からのサーボ圧が油圧シリンダ31Ａ、31Ｂに供給され、
このサーボ圧に応じてアクチュエータ30が作動する。

【００２１】一方、このサーボシステムに故障が発生し
た場合、例えばＢ系統に故障が発生したとすると、モー
ド切換用電磁弁60ＢがＯＦＦとなってモード切換弁50の
パイロット圧通路53Ｂが背圧ポート22Ｂに接続され、モ
ード切換弁50のうちスプール51Ａが通常モード位置にあ
る状態で、スプール51Ｂが前記バイパスモード位置に変
位する。したがって、油圧シリンダ31Ａのみによりピス
トン32をストローク動作させる際、モード切換弁50、圧
力流量比例制御弁40Ｂ及び油圧シリンダ31Ｂにより閉回
路が構成され、アクチュエータ30のストローク動作（流
入出油量に対応する）に応じて圧力流量比例制御弁40Ｂ
の絞り量が変化することにより、ピストン32の速度に比
例した反力（ダンピング力）が生じる。したがって、一
方の系統に故障が生じても、その故障側の系統が正常側
の系統を阻害することがなく、しかも、全体としての安
定性を確保することができる。また、圧力流量比例制御
弁40Ｂがアクチュエータ30の流入出油量に応じて絞り量
が変化する可変絞り弁として機能するので、作動油中に
エア（気泡）が混入されていてもその影響を受けること
がなく、かつ、流体ロスが生じない。更に、アクチュエ
ータ30の給排路23Ａ、23Ｂの途中に圧力流量比例制御弁
40Ａ、40Ｂを設けるだけでよいから、使用部品点数が少
なくて済み、装置全体が小型、低コストになる。

【００２２】また、Ａ、Ｂ系統の両方に故障が発生した
とすると、モード切換用電磁弁60Ａ、60Ｂが共にＯＦＦ
となってモード切換弁50のパイロット圧通路53Ａ、53Ｂ
が背圧ポート22Ａ、22Ｂに接続され、スプール51Ａ、51
Ｂがダンピングモード位置に変位する。このとき、アク
チュエータ30のピストン32に加わる外力等に対してダン
パ作用を生じさせる。このダンピングモード時における
モード切換弁50の絞り効果は圧力流量比例制御弁40Ａ、
40Ｂの絞り効果より格段に大きくなるよう設定されてい
る。これにより、エルロン等のフラッター現象が防止さ
れる。

【００２３】図４、図５は本発明に係る安定性補償機構
の第２実施例を示す図である。なお、本実施例は上記第
１実施例の制御弁ロック機構41Ａ、41Ｂを省略してアク
チュエータ30の給排路23Ａ、23Ｂの途中に常時絞り作用
を生ずる圧力流量比例制御弁を設けたものであり、上述
例と同一の構成には同一符号を付して重複する説明を省
略する。

【００２４】図４において、70Ａ、70Ｂは、上述例の圧
力流量比例制御弁40Ａ、40Ｂとほぼ同一の構成を有する
圧力流量比例制御弁である。これら圧力流量比例制御弁
70Ａ、70Ｂはアクチュエータ30の流入出油量に応じて絞
り量が変化する可変絞り弁として機能するようになって
おり、圧力流量比例制御弁70Ａは給排路23Ａの途中に設
けられ、圧力流量比例制御弁70Ｂは給排路23Ｂの途中に
設けられている。

【００２５】図５に示すように、圧力流量比例制御弁70
Ａ、70Ｂはそれぞれ、前記スプール42、スプリング43お
よびポート44を有しており、スプール42はフィードバッ
ク通路42ａを介しその一端面で受圧するアクチュエータ
30側の油圧とその他端面で受圧するモード切換弁50側の
油圧との差圧によって変位する。すなわち、この差圧に
応じ、スプール42がスプリング43を圧縮しながら軸方向
変位して、ポート44を開くようになっている。

【００２６】本実施例においても、アクチュエータ30の
流入出油量に応じて圧力流量比例制御弁70Ａ又は／及び
70Ｂの絞り量が変化するとともに、その絞りを介して、
アクチュエータ30、モード切換弁50及び圧力流量比例制
御弁70Ａ、70Ｂを含む閉回路内で作動油が循環する。し
たがって、上述例と同様な効果を得ることができる。ま
た、本実施例では、通常動作時においても圧力流量比例
制御弁70Ａ、70Ｂの作動に寄与する圧力損失があり、こ
れがダンピング効果として作用する。この圧力損失は数
百ｐｓｉｄ程度となるが、例えばスプール42が異物を噛
み込んだ場合には供給圧力と背圧の差圧に近い圧力が作
用することにより極めて大きな荷重が発生し、その異物
を切断して正常動作に復帰することができる。なお、そ
の噛込み時点のようなスプール固着状態においてさえ
も、アンダーラップ量に相当する開口面積は確保されて
いるので、必要なダンピング効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、システム
故障時に、油路途中の可変絞り弁の絞り量をアクチュエ
ータへの流入出油量に応じて変化させ、アクチュエータ
への外乱入力等に対応する適度のダンパ作用を発生させ
ることができるので、作動油中のエアの影響が無く、流
体ロスも生じない使用部品点数の少ない安定性補償機構
を提供することができる。

【００２８】請求項２記載の発明では、モード切換弁の
切換えにより、可変絞り弁およびアクチュエータを含む
閉回路を形成するので、前記ダンパ作用を十分に生じさ
せて安定性補償機能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る安定性補償機構の第１実施例を示
すその全体構成図である。

【図２】第１実施例の要部拡大図である。

【図３】第１実施例の可変絞り弁のオリフィス形状説明
図である。

【図４】本発明に係る安定性補償機構の第２実施例を示
すその全体構成図である。

【図５】第２実施例の要部拡大図である。

【図６】従来例の安定性補償機構の全体構成図である。

【符号の説明】

20 電油圧サーボ弁 21Ａ、21Ｂ圧力供給ポート 22Ａ、22Ｂ背圧ポート 23Ａ、23Ｂ給排路（一方の給排路） 24Ａ、24Ｂ給排路（他方の給排路） 30 アクチュエータ（31Ａ、31Ｂ油圧シリンダ） 35 位置検出器 40Ａ、40Ｂ圧力流量比例制御弁（可変絞り弁） 41Ａ、41Ｂ制御弁ロック機構 50 モード切換弁 60Ａ、60Ｂモード切換用電磁弁 70Ａ、70Ｂ圧力流量比例制御弁（可変絞り弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 9/09 B64C 13/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボ弁およびアクチュエータを有する電
気・油圧サーボシステム又は油圧サーボシステムに設け
られる安定性補償機構であって、前記サーボ弁とアクチュエータを接続する一方の給排路
の途中に、少なくとも当該サーボシステムの故障時にア
クチュエータの流入出油量に応じて絞り量が連続的に変
化するとともに流量と圧力損失が比例関係になる可変絞
り弁を設けたことを特徴とする安定性補償機構。
【請求項２】前記サーボ弁と前記アクチュエータとを接
続する両方の給排路の間に、所定切換え時に可変絞り弁
およびアクチュエータと共に閉回路を形成するモード切
換弁を介装したことを特徴とする請求項１記載の安定性
補償機構。