JP3549024B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば航空機（回転翼機及び固定翼機）、船舶、車両、更には各種産業機械の振動を能動的に抑制する為に用いられる制振装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
一般に、ヘリコプタ等の大きな振動を伴う輸送機械には、搭乗員の疲労や不快感の軽減、そして搭載された計器の損傷を防止する為に、機体の振動を抑える制振装置を設けることが提案されている。この制振装置は、以下で説明するように油圧機構により駆動され、必要な制振力を振動源である動力発生部等に加えて振動を抑制するよう構成されている。
【０００３】
ここで、図３〜図６は制振装置の一例を示すもので、図３は制振装置が設けられたヘリコプタの側面図、図４は制振装置におけるアクチュエータの斜視図、図５は制振装置における油圧系統の回路図、図６は制振装置における制御系統のブロック図である。
図３〜図６中、１０はヘリコプタ本体部、１１はエンジンやギアボックス等を備えた動力発生部、１２はロータであり、ヘリコプタ本体部１０と動力発生部１１との間には、主としてロータ１２の高速回転によって生じる数十ヘルツ程度の低周波振動を抑制し、この振動が直接ヘリコプタ本体部１０に伝わらないようにする為のアクチュエータ１３が、図３に示す如く所定本数介在させられている。
【０００４】
アクチュエータ１３は、図４に示す如く、油圧シリンダ１４、シリンダピストンの往復動（ストローク：１〜１０ｍｍ）に伴って僅かに偏平変形するリング状（コイル状でも可）のスプリング１５及び制御弁等が内蔵された筒体１６から構成されており、仮に油圧シリンダ１４への圧油供給が不能となった場合には、スプリング１５の緩衝効果によって、振動が軽減されるようになっている。
【０００５】
アクチュエータ１３を作動させる油圧回路は図５に示す通りであり、１７は流量制御サーボ弁、１８ａ，１８ｂは制御ポート圧力検出器であり、アクチュエータ１３、流量制御サーボ弁１７及び制御ポート圧力検出器１８ａ，１８ｂから閉ループの差圧制御回路が構成されている。
１９ａ，１９ｂはリリーフ弁であり、制御対象から差圧制御回路が追従できない程の瞬間的に大きな力を受け、制御ポートの圧力が過大になった場合には、このリリーフ弁１９ａ，１９ｂによって、回路の油圧が設定値以上に上がらないよう圧油が戻りラインに流され、装置の損傷が防止される。
【０００６】
２０はバイパス弁であり、流量制御サーボ弁１７の故障等で差圧制御回路が作動不能となった場合には、このバイパス弁２０の作用で制御ポート間の油路がバイパスさせられ、アクチュエータ１３が動力発生部１１の動作に追従するようになる。
即ち、この制振装置では、図６に示す如く、指令信号がサーボ増幅器に入力されると、増幅電流によって流量制御サーボ弁１７が作動させられ、第１若しくは第２制御ポートから圧油がアクチュエータ１３に供給される。
【０００７】
これによってアクチュエータ１３から制御対象の振動を抑制する為に必要な動的反力が出力されるのであるが、同時に第１及び第２制御ポートから分岐する油路に設けられた制御ポート圧力検出器１８ａ，１８ｂによって各々の制御ポートにおける圧力が検出され、これらの差圧が圧力検出器用増幅器を経てフィードバック信号としてサーボ増幅器に送られて指令信号に加算され、これによってフィードバック制御が行われる。
【０００８】
ところで、この制振装置では、上述したようにリリーフ弁１９ａ，１９ｂやバイパス弁２０等の構成要素が必要不可欠であるから、それだけ装置が複雑になり、故障が起き易く、この際の修理・点検コストも高く付くことが判って来た。
【０００９】
【発明の開示】
本発明の目的は、構造が簡単で、修理や点検作業が容易に行え、しかも故障が起き難く、信頼性の高い制振装置を提供することである。
この本発明の目的は、機械的な振動を抑制する為に用いられる装置であって、
振動検出器と、振動抑制対象に連接して設けられた流体圧アクチュエータと、圧流体供給機構と、前記流体圧アクチュエータと圧流体供給機構との間に介在する圧力制御機構と、前記圧流体供給機構と圧力制御機構との間に介在する遮断弁とを具備し、
前記圧力制御機構は、前記検出器からの制振力の電気信号を油圧信号に変換するパイロット部と、このパイロット部における差圧と制御ポート間の差圧とを比較し、制御ポート間の差圧がパイロット部の差圧に見合った値となるよう弁を制御する油圧増幅部とを備え、前記流体圧アクチュエータにつながる流路間の差圧が内部に帰還するよう構成されると共に、非常時における前記遮断弁の作動により前記パイロット部における差圧がゼロになった場合には前記制御ポート間の差圧がゼロになるよう構成されてなることを特徴とする制振装置によって達成される。
【００１０】
即ち、本発明の制振装置では、アクチュエータへの圧流体供給制御に、制御ポート間（流路間）の差圧を帰還する機能をもった圧力制御機構、例えば圧力制御サーボ弁が用いられているので、入力電流に比例した差圧となるよう装置の制御が容易に行え、従って圧力検出器やこの圧力検出器用増幅器、サーボ増幅器といったものが不要となる。
【００１１】
しかも、圧力制御機構のパイロット部等が故障し、アクチュエータへの流体供給を停止させる流体遮断機構が作動して、このパイロット部の差圧がゼロになった場合には、制御ポート間の差圧がゼロとなるように流体圧増幅部が動作するので、アクチュエータはバイパス弁を有しているかの如く、制御対象物に追従して自在に往復動できるようになる。
【００１２】
又、アクチュエータに瞬間的に大きな力が作用して、制御ポート間に設定以上の差圧が発生した場合でも、圧力制御機構によって入力信号による設定圧に見合う差圧まで流体圧が瞬時に低下させられ、リリーフ弁を有しているものと同様に回路に支障を来すことがない。
従って、本発明の制振装置にあっては、前記の装置では必要不可欠であった圧力検出器、圧力検出器用増幅器、サーボ増幅器、バイパス弁、そしてリリーフ弁等が不要となり、これによって大幅に装置が簡略化されるので故障が起き難く、信頼性が高まり、更に装置の構成が簡単であるから、修理や点検が容易に行え、しかも安価に提供できるようになる。
【００１３】
尚、本発明の制振装置は、特に５０ヘルツ以下の低周波振動、中でも１０〜３０ヘルツ程度の振動抑制を対象とするものであり、この周波数域の振動抑制に特に大きな効果を発揮するものである。
又、本発明の制振装置に用いられる流体圧アクチュエータとしては、例えば油圧式のもの、水圧式のもの、空気圧式のものを用いることができる。
【００１４】
【実施例】
図１及び図２は本発明に係る制振装置の一実施例を示すもので、図１は制振装置における油圧系統の回路図、図２は制振装置における制御系統のブロック図である。
図１中、１はアクチュエータ、２は圧力制御サーボ弁であり、この圧力制御サーボ弁２は入力された電流を油圧信号に変換するパイロット部と、このパイロット部における差圧と制御ポート間の差圧とを比較し、制御ポート間の差圧がパイロット部の差圧に見合った値となるように弁を制御する油圧増幅部から構成されている。
【００１５】
３は遮断弁であり、油圧源（図示せず）と圧力制御サーボ弁２との間に介在させられ、非常時にはこの遮断弁３によってアクチュエータ１への圧油供給が停止させられる。
制振装置の制御は、図２に示す如くして行われる。即ち、振動源に設置された加速度計等の検出器からの基本波データに基づいて、振動の抑制に必要なアクチュエータ１の動作特性、例えば制振力の大きさが電圧信号として算出される。
【００１６】
この電圧値として得られた信号は、電圧−電流変換器に入力されて電流値に変換され、この電流によって先の電圧値に見合った差圧が得られるように圧力制御サーボ弁２が作動させられ、第１制御ポート若しくは第２制御ポートから所定圧力の圧油がアクチュエータ１に供給され、アクチュエータ１から制振力として出力されるようになっている。
【００１７】
従って、この制振装置をヘリコプタ等に用いた場合には、圧力制御サーボ弁２のコントロール下でアクチュエータ１が動作させられ、動力発生部で生じる振動が打ち消されるので、機体の振動が抑制される。
そして、アクチュエータ１に瞬間的に大きな力が作用し、制御ポート間に設定以上の差圧が発生した場合でも、圧力制御サーボ弁２の作用で予め設定されたパイロット圧に見合う差圧まで瞬時に低下させられ、即ち圧力制御サーボ弁２がリリーフ弁の役割を果たすようになるので、油圧回路が破損することがない。
【００１８】
又、圧力制御サーボ弁２の油圧増幅部を除く構成要素が故障し、遮断弁３が作動してパイロット部の差圧がゼロとなった場合には、第１及び第２制御ポート間の差圧がゼロとなるように油圧増幅部が動作するので、アクチュエータ本体はバイパス弁を有しているかの如く、制御対象物に追従して自在に往復動できる。
このように本発明の制振装置では、内部に制御ポート間の差圧を帰還する機能を備えた圧力制御サーボ弁を用いているので、入力電流に比例した差圧の制御が可能であり、圧力検出器やこの圧力検出器用増幅器、更にサーボ増幅器が不要となり、又、リリーフ弁やバイパス弁を省略することができ、これによって大幅に装置が簡略化される。
【００１９】
従って、装置の故障が起き難くなり、故障の際の修理や点検作業が容易に行え、しかも構造が簡単であるから、安価に提供できる。
更に、本発明の装置は、その重量が小さいので、特に重量軽減が大きな課題となっている航空機の制振装置として極めて利用価値が高い。
【００２０】
【効果】
本発明によれば、装置の構造が簡単で、修理や点検作業が容易に行え、しかも故障が起き難く、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制振装置における油圧系統の回路図である。
【図２】本発明に係る制振装置における制御系統のブロック図である。
【図３】制振装置が設けられたヘリコプタの側面図である。
【図４】制振装置におけるアクチュエータの斜視図である。
【図５】制振装置における油圧系統の回路図である。
【図６】制振装置における制御系統のブロック図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
２ 圧力制御サーボ弁
３ 遮断弁

Claims (1)

1. 機械的な振動を抑制する為に用いられる装置であって、
   振動検出器と、振動抑制対象に連接して設けられた流体圧アクチュエータと、圧流体供給機構と、前記流体圧アクチュエータと圧流体供給機構との間に介在する圧力制御機構と、前記圧流体供給機構と圧力制御機構との間に介在する遮断弁とを具備し、
   前記圧力制御機構は、前記振動検出器からの制振力の電気信号を油圧信号に変換するパイロット部と、このパイロット部における差圧と制御ポート間の差圧とを比較し、制御ポート間の差圧がパイロット部の差圧に見合った値となるよう弁を制御する油圧増幅部とを備え、前記流体圧アクチュエータにつながる流路間の差圧が内部に帰還するよう構成されると共に、非常時における前記遮断弁の作動により前記パイロット部における差圧がゼロになった場合には前記制御ポート間の差圧がゼロになるよう構成されてなることを特徴とする制振装置。

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