JP3701506B2 - アクチュエーションシステム - Google Patents
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Description
【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なバックアップ機構を併設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）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バックアップ機構を併設したものがある。
【０００３】
この種のアクチュエーションシステムにおいては、ＦＢＷ計算機が多機能化されるためＦＢＷモード時において補正値等を加算した制御コマンドが生成される。例えば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）は安定増大装置（ＳＡＳ：Stability Augmentation System）としても機能し、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る。そして、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及び排出が制御されて、舵面の操舵、保舵の制御がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のアクチュエーションシステムにあっては、ＦＢＷモード時において操縦桿による操作コマンドのようなパイロットコマンドに機体の安定化等ののための補正値を加算した制御コマンドが生成するため、ＦＢＷモードとメカニカルバックアップモードでは入力コマンドに差が生じ、この差が大きい状態でＦＢＷシステムが故障すると、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えに際して舵面制御アクチュエータのピストン位置（舵面位置）が急激に変化する過渡現象、すなわち、急激な舵角変化（トランジェント（transient））が生じるおそれがある。
【０００５】
したがって、前記入力コマンドの差が大きくなり得る状態、例えば航空機の着陸や着水アプローチ中におけるＦＢＷシステムの故障に対して、トランジェントを緩和して危険を回避する必要がある。また、航空機にあってはアクチュエータを多重使用するアクチュエーションシステムが多用されるため、トランジェントの緩和機構を簡素でかつ信頼性の高いものとする必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、前記トランジェントの緩和を図るとともにメカニカルバックアップモードでの所要の速度を確保することができる信頼性の高いアクチュエーションシステムを低コストで提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際にアクチュエータの速度を一時的に制限し、モード切替えより遅れて該制限を解除することにより、前記トランジェントの緩和を図るものであって、機械式制御弁を通る作動流体の量を絞ることでそれを達成するものである。
【０００８】
すなわち、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、機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び電気制御信号入力に応じて作動す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、前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明では、電気系統の故障時にモード切替え弁が切替え操作圧の所定の変化によって機械式制御弁をアクチュエータへの作動流体の供給通路及び排出通路に挿入するが、その切替え操作圧の所定の変化によって前記制限手段が作動することで、作動流体の供給通路及び排出通路に挿入された機械式制御弁による作動流体の給排制御が一時的に制限され、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータの速度が一時的に制限されることによって前記トランジェントの緩和が図られる。
【００１０】
また、本発明は、舵面の操舵のために手動操作される操作部材と、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て舵面を操舵するアクチュエータと、操作部材の操作に対応する電気制御信号又は自動操縦のための電気制御信号を出力する制御信号出力手段と、機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び前記制御信号出力手段からの電気制御信号入力に応じて作動す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、作動流体を所定の供給圧で供給する流体供給源と、作動流体を蓄えるリザーバ回路と、前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするものであり、このような構成によって上記と同様な作用効果を得るものである。
【００１１】
前記制限手段は、好ましくは、前記アクチュエータへの作動流体の供給通路及び前記アクチュエータからの作動流体の排出通路のうち少なくとも一方の通路に設けられ、該供給通路の圧力と前記切替え操作圧とに応じて切り替えられる可変絞り要素付きの切替え弁と、該切替え弁への切替え操作圧の供給通路に設けられた逆止弁及び絞り要素からなる遅れ機構と、を含むものであり、その場合、前記可変絞り要素付きの切替え弁が、開度の増加方向及び減少方向に往復移動する弁体と、該弁体により開放及び閉止される開口孔が形成された弁体収納部材とを含んで構成され、前記弁体が前記開度の増加方向に移動するのに伴って前記開口孔の開口面積が大きくなるようにするのがよい。
【００１２】
また、前記開口孔が、前記弁体の移動方向に互いに離間するよう前記弁体収納部材に形成された複数のオリフィス孔からなるのがより好ましい。弁体収納部材の加工が容易だからである。もちろん、弁体により開放及び閉止される開口孔が前記弁体の移動方向に延びる長孔状に形成されてもよい。また、前記複数のオリフィス孔の孔径を順次異ならせて所要の可変絞りの特性を得ることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図７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、この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。
【００１５】
まず、構成を説明する。
【００１６】
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及びピストン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、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。また、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は航空機の舵面の駆動部材に連結されている。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及び排出され、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流体供給源と、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リザーバ回路とが接続されている。２１は給排制御機構２０の圧力導入路であり、この圧力導入路２１には逆止弁２３と図示しないフィルタが設けられている。
【００１７】
２５は機械的操作入力に応動するインプットリンク２５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。
【００１８】
３１は、インプットリンク２５により４ポートを開閉操作及び開度調節される３位置切替え可能な機械式制御弁であり、機械式制御弁３１は圧力導入路２１の分岐路２１ａに接続された供給圧ポート３１ａと、油路２８を介して前記リザーバ回路に接続されるリターンポート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。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及びリターンポート３１ｂと制御圧ポート３１ｃ，３１ｄとの接続を遮断して両油室１３，１４への作動油の供給及び排出を停止することができる。なお、図１において、３１ｅは機械式制御弁３１の弁体、３１ｆ，３１ｇはそれぞれ機械式制御弁３１を中立位置に付勢する付勢手段、例えばセンタリングスプリングであり、３１ｈは各ポート３１ａ，３１ｂ，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及び３１ｄの開度を変化させることができる。また、油路２８には前記リザーバ回路から所定値の背圧が付与されている。
【００１９】
３２は、図外のＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ，Ｓｂ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位置切替え可能な電気式制御弁であり、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。この電気式制御弁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及びリターンポート３２ｂと制御圧ポート３２ｃ，３２ｄとの接続を遮断して油室１３，１４への作動油の供給及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は舵角増加方向の信号、前記電気制御信号Ｓｂは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。
【００２０】
一方、アクチュエータ１０の一方及び他方の油室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のうち何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及び３２ｃ，３２ｄに接続される各一対の制御弁側ポート３３ａ，３３ｂ及び３３ｃ，３３ｄと、一方及び他方の油室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。また、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及び図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。
【００２１】
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のリターンポート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のうち何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及び電磁駆動部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、前記流体圧供給源及びリザーバ回路のうち何れか一方側の作動油圧を、パイロット圧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。
【００２２】
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及び排出通路のうち少なくとも一方の通路には、機械式制御弁３１を通る作動油の流量を制限することができるタイムディレイバルブ機構４０（制限手段）が設けられている。このタイムディレイバルブ機構４０は、機械式制御弁３１と前記リザーバ回路の間の油路２８（排出通路）に設けられた可変絞り要素４１ａ付きの切替え弁４１を備えており、この切替え弁４１は、供給通路である圧力導入路２１からの供給圧Ｐによって全開位置側に、ソレノイド弁３５からのパイロット圧Ｐａ（切替え操作圧）によって絞り位置側に付勢され、切り替え操作される。また、切替え弁４１へのパイロット圧Ｐａの供給通路４２には、逆止弁４３及び絞り要素４４と逆止弁４３を閉弁方向に付勢するスプリング４５とからなる遅れ機構４６が設けられており、ソレノイド弁３５がＯＦＦとなってパイロット圧Ｐａが低下するとき、切替え弁４１の全開位置側への切替えが遅れ機構４６により遅らされて徐々に進行するようになっている。すなわち、タイムディレイバルブ機構４０はモード切替え弁３３の切替え操作圧であるパイロット圧Ｐａに応じて作動し、モード切替え弁３３がパイロット圧Ｐａの低下（所定の変化）によって機械式制御弁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とき、そのパイロット圧Ｐａの低下によって作動し、前記作動油の供給及び排出通路に挿入された機械式制御弁３１がアクチュエータ１０への作動油の供給及び排出を制御するのが一時的に制限され、モード切替え弁３３の切り替えより遅れてその制限が解除されるようになっている。
【００２３】
具体的には、図４及び図５に示すように、可変絞り要素付きの切替え弁４１は、開度の増加方向及び減少方向である軸方向に往復移動可能なスプール状の弁体６１と、この弁体６１により開放及び閉止される例えば３つのオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｅ及び常開のオリフィス孔６２ｄがそれぞれ形成された弁体収納部材６２と、これら弁体６１及び弁体収納部材６２を共に収納するハウジング６３及び有底の略円筒状のねじ込みプラグ６４と、複数のシールリング６５、６６、６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄと、を具備している。弁体６１は、オリフィス孔６２ａ〜６２ｃを開閉することができるランド部６１ａと、オリフィス孔６２ａ〜６２ｃを連通させることができる環状溝部６１ｂと、オリフィス孔６２ｅに連通することができる環状溝部６１ｃと、オリフィス孔６１ｅを開閉可能なランド部６１ｄと、図１中左端側の小受圧面部６１ｅと、環状溝部６１ｃを逆止弁４３に連通させる中心連通孔６１ｆと、図１中右端側の大受圧面部６１ｇと、逆止弁４３の開弁時の通路を構成する連通路６１ｈとを有している。また、弁体６１の図１中の右端部６１ｇはねじ込みプラグ６４内に摺動自在に収納されており、両者の間に切り替え操作圧室５１が形成されている。この切り替え操作圧室５１は逆止弁４３の軸線上に細孔状のオリフィスとして形成された絞り要素４４を介して中心連通路６１ｆに連通している。
【００２４】
図６（ａ）に示すように例示されるオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、弁体６１の移動方向に互いに離間して配置され、かつ、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃの順に開口径が段階的に拡大するように互いに異なる孔径に形成されており、これらオリフィス孔６２ａ〜６２ｃが全体として弁体６１の移動方向に延びた開口孔６２を形成している。そして、弁体６１が前記開度の増加方向に移動するとき、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは開口孔６２の開口面積が徐々に大きくなるよう弁体６１のランド部６１ａによって順次開放され、逆に、弁体６１が前記開度の減少方向に移動するとき、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは開口孔６２の開口面積が徐々に小さくなるよう弁体６１のランド部６１ａによって順次閉止されるようになっている。これらオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは弁体６１と共に可変絞り要素４１ａを構成している。
【００２５】
開口孔６２は、ここで例示するような３つのオリフィス孔からなるものに限らず、単一の円形オリフィス孔、弁体移動方向で同一位置に位置し周方向所定間隔（例えば等間隔）に離間する複数の円形、多角形その他の任意の形状を有する同径若しくは異径のオリフィス孔、弁体移動方向で同一位置に位置する複数のオリフィス孔が更に弁体同方向に離間するよう配列された複数組の同径若しくは異径の円形オリフィス孔、開口幅が一端から他端に近付くほど順次増大する略三角形の単一の若しくはそれが周方向所定間隔に平行配置された複数のオリフィス孔、上記のオリフィス孔の何れかを組合せた形状、その他の各種形状の単一若しくは複数のオリフィス孔であってもよいことは勿論である。さらに、弁体６１の形状を適宜変更することで、更に異なる多様な可変絞り弁を採用することができることはいうまでもない。要するに、可変絞り要素４１ａは、弁体６１及び開口孔６２の形状を適宜選択することによって、段階的にあるいはリニアに絞り特性を変化させることができる任意の可変絞り要素とすることができる。なお、リニアな可変絞り特性は、例えば図６（ｂ）に示すように、弁体６１の移動方向に延びる長孔状のように無段階に連続するオリフィス形状とすることで得られる。
【００２６】
前記機械式制御弁３１、インプットリンク２５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３０を構成しており、ＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ，Ｓｂ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２０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給排制御機構２０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、舵角位置センサ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、多重化されたそれぞれの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。
【００２７】
以下、通常の制御の場合と何らかの故障が生じた場合に分けて作用を説明する。
【００２８】
（１）正常な制御モード
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とともに、ＦＣＣの安定増強装置としての機能に基づいてパイロットコマンドに所要の補正処理がされる。そして、この補正された入力コマンドと舵面位置（舵角）センサからのフィードバック信号等との偏差に応じた電気制御信号Ｓａ又はＳｂが生成され、各制御系統の電気式制御弁３２に入力される。また、ソレノイド弁３５には図１に示すパイロット圧供給位置に電磁駆動するための切替制御信号Ｓｃが入力される。そして、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、その偏差に応じた電気制御信号（以下、偏差信号という）Ｓａ又はＳｂにより電気式制御弁３２が弁体３２ｅ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、舵面を入力コマンドに対応する舵角位置へと制御する。次いで、前記パイロットコマンドと舵面位置センサからの信号との差がほぼゼロになると、偏差信号Ｓａ又はＳｂ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３２ｃ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。
【００２９】
なお、所定の操作がされると、自動操縦モードから手動操縦モードに切り替えられる。例えば自動操縦モードでの飛行中に危険回避等のために手動操舵がなされたとき、パイロットの手動操縦入力を確実に優先させる状態とする。
【００３０】
（２）１系統が故障した場合の制御モード
多重化した複数の制御系統のうち何れかの制御系統の電気回路に故障が生じると、故障の生じた制御系統では、ソレノイド弁３５が正常に電磁駆動されないため、パイロット圧Ｐａが低下する。したがって、故障系統では、モード切替弁３３が機械式制御弁３１による給排制御位置に切り替えられる。
【００３１】
このとき、パイロット圧Ｐａの低下（切替え操作圧の所定の変化）に応じて、モード切替え弁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。一方、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられるが、その切替は遅れ機構４６によって遅らされ、アクチュエータ１０への作動油給排通路に挿入された機械式制御弁３１による作動油の給排制御が一時的に制限されることになり、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度が一時的に制限される。
【００３２】
具体的には、タイムディレイバルブ機構４０は、まず、最初に油路６３ｄに圧力が供給されたときに絞り要素４４を有する逆止弁４３が開弁して、メカニカル・バックアップモードの状態（図５の状態）からＦＢＷモードの状態（図４の状態）への切替えがされており、小受圧面部６１ｅが油路６３ａの供給圧Ｐにより図４中の右側に付勢されている状態で、大受圧面部６１がパイロット圧Ｐａにより逆方向に付勢されているが、供給圧Ｐが小受圧面部６１ｅに加わったこの状態で、油路６３ｄの圧力（ソレノイド弁３５からのパイロット圧Ｐａ）が低下すると、オリフィス孔である絞り要素４４を通して切替え操作圧室５１内の作動油が中心連通孔６１ｆに漏れ出し、スプール弁体６１が図４に図示する位置から図５に図示する位置１１まで移動していき、その途中で２段目、２段目のオリフィス孔６２ｂ，６２ｃが順次開いていく。
【００３３】
このとき、アクチュエータ１０のピストン１２の移動速度は、図７に示すように、ＦＦＢＷモード時の速度（同図中１段目オリフィス速度）から、２段目のオリフィス孔６２ｂが開いた状態、更に３段目のオリフィス孔６２ｃが開いた状態へと、段階的に変化する。したがって、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切り替え時に急激な舵角変化（トランジェント）が生じることがなく、従来のトランジェントの問題が解消されることになる。
【００３４】
このように、上述のアクチュエーションシステムにおいては、トランジェントの緩和を図るとともにメカニカルバックアップモードでの所要の速度を確保することができるアクチュエーションシステムを提供することができる。
【００３５】
ところで、メカニカルバックアップモードにおいては、インプットリンク２５から機械式制御弁３１に操作力が伝達可能になる。したがって、一系統のみが故障した状態においては、他の制御系統からの操舵力で駆動されるインプットリンク２５により機械式制御弁３１を操作し、故障系統におけるアクチュエータ１０を他系統のアクチュエータ動作に追従させることができるから、故障の生じた制御系統では機械的リンケージを介した制御を行いながら、正常な制御系統でのＦＢＷ制御を行うことができ、パイロットの操縦負荷を軽減できる。
【００３６】
もちろん、正常な制御系統を手動操縦モードに切り替えて全制御系統を操縦桿の手動操作に応じて作動させ、手動操縦による正常な飛行をすることもできる。
【００３７】
一方、多重化した複数の制御系統のうち何れかの制御系統に所定レベルの油圧が供給されなくなるような油圧失陥が生じた場合、ソレノイド弁３５が正常状態と同様に電磁駆動されていても故障傾倒においてはパイロット圧Ｐａが低下する。
このときも、上述のように他の制御系統からの操舵力でインプットリンク２５を解して機械式制御弁３１を作動させ、正常な制御系統でのＦＢＷ制御を行うことができる。
【００３８】
（３）全系統の故障時の舵面制御
多重化した全制御系統に影響する電気回路の故障が生じた場合、ＦＢＷ制御はできなくなり、各制御系統においてソレノイド弁３５が正常に電磁駆動されないため、パイロット圧Ｐａが低下する。
【００３９】
このとき、上述の場合と同様に、パイロット圧Ｐａの低下に応じて、モード切替え弁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一方、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられるとともに、その切替が遅れ機構４６によって遅らされ、トランジェントの緩和が図られる。
【００４０】
モード切替え後は、操縦桿からの手動操作入力によりインプットリンク２５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を通してリザーバ回路に排出される。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。また、操縦桿が元に戻されると、供給圧ポート３１ａ及びリターンポート３１ｂと制御圧ポート３１ｃ及び３１ｄ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、保舵状態となる。
【００４１】
なお、全制御系統に所定レベルの油圧が供給されなくなるような油圧失陥が生じた場合、各制御系統において逆止弁２３により作動油の逆流が阻止されるとともに、戻り側のタイムディレイバルブ機構４０において可変絞り要素４１ａ付きの切替え弁４１が絞る作用をなす。したがって、この状態において、舵面のばたつき等を抑えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図８〜図１０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。なお、この実施形態はタイムディレイバルブ機構４０を油圧の供給側に配置した以外は上述の実施形態とほぼ同様のシステムであるため、上述例との相違点のみについて説明する。
【００４３】
この実施形態においては、アクチュエータ１０への作動油の供給通路である圧力導入路２１にタイムディレイバルブ機構４０が配置されており、図８に示すようにソレノイド弁３５がＯＮのとき、機械式制御弁３１の排出側に接続する絞り要素となる。
【００４４】
一方、図９に示すようにソレノイド弁３５がＯＦＦとなり、パイロット圧Ｐａが低下すると、このパイロット圧Ｐａの低下（切替え操作圧の所定の変化）に応じて、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ようモード切替え弁３３が切り替わる。このとき、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられることになるが、上述の実施機体と同様に、その切替えは遅れ機構４６によって遅らされ、アクチュエータ１０への作動油給排通路に挿入された機械式制御弁３１による作動油の給排制御が一時的に制限されることから、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度が一時的に制限され、トランジェントが緩和される。
【００４５】
（第３実施形態）
図１１〜図１２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。なお、この実施形態はタイムディレイバルブ機構を油圧の供給側と戻り側の双方に配置した以外は上述の実施形態とほぼ同様のシステムである。
【００４６】
このアクチュエーションシステムにおいては、圧力導入路２１及び油路２８にタンデム型に一体化された切替え弁１４１、１４２を挿入し、これを供給圧Ｐとパイロット圧Ｐａとて切替え操作するようにしたタイムディレイバルブ機構１４０が採用されている。切替え弁１４１は圧力導入路２１において、切替え弁１４２は戻り側の油路２８において、それぞれ上述したタイムディレイバルブ機構４０と同様に機能する。
【００４７】
したがって、この場合にも、上述と同様に、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度を一時的に制限し、トランジェントの緩和を図ることができる。
【００４８】
（第４実施形態）
図１３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】
このアクチュエーションシステムは、上述の各実施形態のように流体圧供給源からの供給圧をタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１の切替えに利用するのではなく、機械式制御弁３１の排出ボート３１ｂ（排出通路の上流側）の油圧Ｐｍをセンシングし、これをパイロット圧Ｐａに対抗する切替え圧としてタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１に与えるようにしたものである。
【００５０】
この場合、機械式制御弁３１の排出ボート３１ｂと切替え弁４１の間の油圧が高まってから切替え弁４１が全開側に付勢される点以外は上述例と同様であり、この場合にも、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度を一時的に制限し、トランジェントの緩和を図ることができる。
【００５１】
（第５実施形態）
図１４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。なお、この実施形態は多重化の手段としてタンデム型のアクチュエータを用いたものであり、その各油圧系統にタイムディレイバルブ機構４０を設けた構成となっている。
【００５２】
図１４において、２１０はタンデム型のアクチュエータであり、このアクチュエータ２１０は各一対の油室２１３Ａ、２１３Ｂ及び２１４Ａ、２１４Ｂを有している。また、２３１は機械式制御弁で、インプットリンク２５により８ポートを開閉操作及び開度調節される３位置切替え可能な構造になっている。この機械式制御弁２３１は、２つの油圧系統Ａ、Ｂの圧力導入路２１１、２１２の分岐路２１１ａ、２２１ａに接続された各一対の供給圧ポート２３１ａと、２つの油圧系統Ａ、Ｂの戻り側の油路２８１、２８２を介して前記リザーバ回路に接続される各一対のリターンポート２３１ｂと、インプットリンク２５の機械的操作入力に応じて両ポート２３１ａ、２３１ｂに接続される各一対の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄとを有している。また、機械式制御弁２３１は、供給圧ポート２３１ａと制御圧ポート２３１ｃ又は２３１ｄとを通して、油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂに流体圧供給源からの作動油を供給するとともに、油室２１４Ａ、２１４Ｂ又は２１３Ａ、２１３Ｂからの作動油をリターンポート３１ｂを通して排出させることができ、さらに、供給圧ポート２３１ａ及びリターンポート２３１ｂと制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄとの接続を遮断して両油室２１３Ａ、２１３Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ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、図１４において、２３１ｅは機械式制御弁２３１の弁体、２３１ｆ、２３１ｇはそれぞれ機械式制御弁２３１を中立位置に付勢する付勢手段、例えばセンタリングスプリングであり、２３１ｈは各ポート２３１ａ〜２３１ｄ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２３１ｈは、インプットリンク２５からの操作入力に応じて弁体２３１ｅと相対移動し、各ポート２３１ａ〜２３１ｄの開度を変化させることができる。
【００５３】
２３２は、図外のＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ、Ｓｂにより８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位置切替え可能な電気式制御弁であり、電気式制御弁２３２は、流体圧供給源からの作動油を導入する各一対の供給圧ポート２３２ａと、リザーバ回路に作動油を排出する各一対のリターンポート２３２ｂと、制御信号Ｓａ、Ｓｂの入力に応じて両ポート２３２ａ、２３２ｂに接続される各一対の制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄとを有している。この電気式制御弁２３２は、例えば電気制御信号Ｓａ、Ｓｂに応じ弁体２３２ｅ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制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄを通して油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂ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２１４Ａ、２１４Ｂ又は２１３Ａ、２１３Ｂからの作動油をリターンポート２３２ｂ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２３２は、供給圧ポート２３２ａ及びリターンポート２３２ｂと制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄとの接続を遮断して油室２１３Ａ、２１３Ｂ及び２１４Ａ、２１４Ｂ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、第１実施形態と同様に、前記電気制御信号Ｓａは舵角増加方向の信号、前記電気制御信号Ｓｂは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２３２の電磁駆動部２３２ｊ、２３２ｋに入力される。
【００５４】
一方、アクチュエータ２１０のＡ系統の油室２１３Ａ、２１４Ａ及びＢ系統の油室２１３Ｂ、２１４Ｂは、それぞれポート２位置切替弁である一対のモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂの切替えにより、制御弁２３１、２３２のうち何れか一方の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ又は２３２ｃ、２３２ｄに接続されるようになっている。これらのモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂは、制御弁２３１、２３２のそれぞれの制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ及び２３２ｃ、２３２ｄに接続される各一対の制御弁側ポート２３３ａ及び２３３ｂと、それぞれ油室２１３Ａ、２１４Ａ若しくは油室２１３Ｂ、２１４Ｂに接続された各一対のアクチュエータ側ポート２３３ｆ、２３３ｇと、パイロット圧導入部２３３ｈとを有している。また、モード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂは、それぞれパイロット圧導入部２３３ｈからの付勢力に応じて変位する弁体２３３ｊと、この弁体２３３ｊをパイロット圧導入部２３３ｈとは逆の方向に付勢するスプリング２３３ｋとを備えており、これら付勢力により、制御弁２３１、２３２のうち任意の一方の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ又は２３２ｃ、２３２ｄを油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂに接続することができるよう、モード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂはそれぞれ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。
【００５５】
また、モード切替弁２３３のパイロット圧導入部２３３ｈへのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂは、一対のソレノイド弁２３５Ａ、２３５ＢがそれぞれＯＮ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２３５Ａ、２３５ＢがそれぞれＯＦＦの状態では戻り側の低圧まで低下する。ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、制御弁２３１、２３２の供給圧ポート２３１ａ、２３２ａに接続された高圧側入口ポート２３５ａと、制御弁２３１、２３２のリターンポート２３１ｂ、２３２ｂに接続された低圧側入口ポート２３５ｂと、ＦＣＣからのモード切替制御信号Ｓｃ、Ｓｄに応じて両入口ポート２３５ａ、２３５ｂのうち何れか一方に接続される出口ポート２３５ｃとを有している。また、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、弁体２３５ｄ、スプリング２３５ｅ及び電磁駆動部２３５ｆからなり、電磁駆動部２３５ｆに切替制御信号ＳｃまたはＳｄが入力されるときに弁体２３５ｄを図中に示すＯＮ位置に変位させて、出口ポート２３５ｃを通しモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂにパイロット圧Ｐａ、Ｐｂを付与するようになっている。すなわち、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、前記ＦＣＣからのモード切替制御信号Ｓｃ、Ｓｄに応じて、前記流体圧供給源及びリザーバ回路のうち何れか一方側の作動油圧を、パイロット圧Ｐａ、Ｐｂとしてモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂのパイロット圧導入部２３３ｈに供給する。
【００５６】
一方、機械式制御弁２３１を通るアクチュエータ２１０への作動油の供給通路及び排出通路のうち少なくとも一方の通路、例えば排出通路である油路２８１、２８２には、それぞれ機械式制御弁２３１を通る作動油の流量を制限することができるタイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂ（制限手段）が設けられている。これらタイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ第１実施形態におけるタイムディレイバルブ機構４０と同様に構成されており、供給通路である圧力導入路２１１、２１２からの供給圧Ｐによって全開位置側に、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂからのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂ（切替え操作圧）によって絞り位置側に付勢され、切り替え操作される。
【００５７】
このアクチュエーションシステムにおいても、油圧系統Ａ、Ｂにおいてそれぞれ上述の実施形態と同様な動作がされ、一系統のみの電気故障又は油圧失陥時には他方の油圧系統でＦＢＷモードの制御を継続することができ、ＦＷＢモードからメカニカルバックアップモードへの切り替えがされる際には、タイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂによって、第１実施形態と同様にアクチュエータ２１０のピストン２１２の移動速度が一時的に制限され、トランジェントの緩和が図られる。
【００５８】
なお、上述の第5実施形態における各タイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂを、図１１及び図１２に示した第３実施形態のタイムディレイバルブ機構１４０若しくは図１３に示したタイムディレイバルブ機構４０と同様に構成することができることはいうまでもない。また、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、メカニカルバックアップ機構付き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。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、機械式制御弁がアクチュエータへの作動流体の給排通路に挿入されるとき、機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限する制限手段によって機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限してアクチュエータの速度を一時的に制限し、そのモード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除するようにしているので、フライバイワイヤ制御モードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際に急激な舵角変化（トランジェント）が生じるのを防止することができる。
【００６０】
また、前記制限手段が、アクチュエータへの作動流体の供給通路及び前記アクチュエータからの作動流体の排出通路のうち少なくとも一方の通路に設けられ、該供給通路の圧力と前記切替え操作圧とに応じて切り替えられる可変絞り要素付きの切替え弁と、該切替え弁への切替え操作圧の供給通路に設けられた逆止弁及び絞り要素からなる遅れ機構と、を含むようにすれば、簡素な構成でトランジェントの緩和を図ることができ、信頼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ができる。
【００６１】
さらに、前記可変絞り要素付きの切替え弁が、開度の増加方向及び減少方向に往復移動する弁体と、該弁体により開放及び閉止される開口孔が形成された弁体収納部材とを含んで構成され、前記弁体が前記開度の増加方向に移動するのに伴って前記開口孔の開口面積が大きくなるようにすれば、より簡素で、かつ、信頼異性の高い制限手段を構成することができる。また、前記開口孔が、前記弁体の移動方向に互いに離間するよう前記弁体収納部材に形成された複数のオリフィス孔からなるようにすれば、加工が容易であり、コスト低減を図ることができる。
【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を示すその概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図２】第1実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図３】第1実施形態におけるタイムディレイバルブ機構の概略構成を示す油圧回路図である。
【図４】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の詳細構成を示す断面図であって、フライバイワイヤモードの状態を示す図である。
【図５】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の詳細構成を示す断面図であって、メカニカル・バックアップ・モードの状態を示す図である。
【図６】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構における可変絞り要素のオリフィス構造を示す説明図で、（ａ）はその開口孔を複数のオリフィス孔で構成した態様を示し、（ｂ）はその開口孔を弁体移動方向に延びる長穴形状とした態様を示している。
【図７】メカニカル・バックアップ・モードへのモード切替え時における第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の切替え弁移動時間（横軸）と、アクチュエータのピストン速度（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図８】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図９】第２実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図１０】第２実施形態におけるタイムディレイバルブ機構の概略構成を示す油圧回路図である。
【図１１】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図１２】第３実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図１３】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図１４】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【符号の説明】
１０、２１０ アクチュエータ
１１、２１１ シリンダ
１２、２１２ ピストン
１３、２１３Ａ、２１３Ｂ 油室（一方の流体室）
１４、２１４Ａ、２１４Ｂ 油室（他方の流体室）
２０、２２０ 給排制御機構
２１、２１１、２１２ 圧力導入路（供給通路）
２３、２３３Ａ、２３３Ｂ 逆止弁
２５ インプットリンク（操作力伝達部材）
２８ 油路（排出通路）
３１、２３１ 機械式制御弁
３２、２３２ 電気式制御弁
３３、２３３Ａ、２３３Ｂ モード切替弁
３５、２３５Ａ、２３５Ｂ ソレノイド弁
４０、４０Ａ、４０Ｂ、１４０ タイムディレイバルブ機構
４１、１４１、１４２ 可変絞り要素付きの切替え弁
４１ａ 可変絞り要素
４３ 逆止弁
４４ 絞り要素
４６ 遅れ機構
５１ 操作圧室
６１ スプール弁体
６１ａ、６１ｄ ランド部
６１ｆ 中心連通孔
６２ 開口孔
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ オリフィス孔（開口孔）
６３ ハウジング
【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なバックアップ機構を併設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）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バックアップ機構を併設したものがある。
【０００３】
この種のアクチュエーションシステムにおいては、ＦＢＷ計算機が多機能化されるためＦＢＷモード時において補正値等を加算した制御コマンドが生成される。例えば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）は安定増大装置（ＳＡＳ：Stability Augmentation System）としても機能し、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る。そして、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及び排出が制御されて、舵面の操舵、保舵の制御がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のアクチュエーションシステムにあっては、ＦＢＷモード時において操縦桿による操作コマンドのようなパイロットコマンドに機体の安定化等ののための補正値を加算した制御コマンドが生成するため、ＦＢＷモードとメカニカルバックアップモードでは入力コマンドに差が生じ、この差が大きい状態でＦＢＷシステムが故障すると、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えに際して舵面制御アクチュエータのピストン位置（舵面位置）が急激に変化する過渡現象、すなわち、急激な舵角変化（トランジェント（transient））が生じるおそれがある。
【０００５】
したがって、前記入力コマンドの差が大きくなり得る状態、例えば航空機の着陸や着水アプローチ中におけるＦＢＷシステムの故障に対して、トランジェントを緩和して危険を回避する必要がある。また、航空機にあってはアクチュエータを多重使用するアクチュエーションシステムが多用されるため、トランジェントの緩和機構を簡素でかつ信頼性の高いものとする必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、前記トランジェントの緩和を図るとともにメカニカルバックアップモードでの所要の速度を確保することができる信頼性の高いアクチュエーションシステムを低コストで提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際にアクチュエータの速度を一時的に制限し、モード切替えより遅れて該制限を解除することにより、前記トランジェントの緩和を図るものであって、機械式制御弁を通る作動流体の量を絞ることでそれを達成するものである。
【０００８】
すなわち、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、機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び電気制御信号入力に応じて作動す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、前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明では、電気系統の故障時にモード切替え弁が切替え操作圧の所定の変化によって機械式制御弁をアクチュエータへの作動流体の供給通路及び排出通路に挿入するが、その切替え操作圧の所定の変化によって前記制限手段が作動することで、作動流体の供給通路及び排出通路に挿入された機械式制御弁による作動流体の給排制御が一時的に制限され、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータの速度が一時的に制限されることによって前記トランジェントの緩和が図られる。
【００１０】
また、本発明は、舵面の操舵のために手動操作される操作部材と、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て舵面を操舵するアクチュエータと、操作部材の操作に対応する電気制御信号又は自動操縦のための電気制御信号を出力する制御信号出力手段と、機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び前記制御信号出力手段からの電気制御信号入力に応じて作動す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、作動流体を所定の供給圧で供給する流体供給源と、作動流体を蓄えるリザーバ回路と、前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするものであり、このような構成によって上記と同様な作用効果を得るものである。
【００１１】
前記制限手段は、好ましくは、前記アクチュエータへの作動流体の供給通路及び前記アクチュエータからの作動流体の排出通路のうち少なくとも一方の通路に設けられ、該供給通路の圧力と前記切替え操作圧とに応じて切り替えられる可変絞り要素付きの切替え弁と、該切替え弁への切替え操作圧の供給通路に設けられた逆止弁及び絞り要素からなる遅れ機構と、を含むものであり、その場合、前記可変絞り要素付きの切替え弁が、開度の増加方向及び減少方向に往復移動する弁体と、該弁体により開放及び閉止される開口孔が形成された弁体収納部材とを含んで構成され、前記弁体が前記開度の増加方向に移動するのに伴って前記開口孔の開口面積が大きくなるようにするのがよい。
【００１２】
また、前記開口孔が、前記弁体の移動方向に互いに離間するよう前記弁体収納部材に形成された複数のオリフィス孔からなるのがより好ましい。弁体収納部材の加工が容易だからである。もちろん、弁体により開放及び閉止される開口孔が前記弁体の移動方向に延びる長孔状に形成されてもよい。また、前記複数のオリフィス孔の孔径を順次異ならせて所要の可変絞りの特性を得ることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図７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、この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。
【００１５】
まず、構成を説明する。
【００１６】
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及びピストン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、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。また、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は航空機の舵面の駆動部材に連結されている。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及び排出され、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流体供給源と、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リザーバ回路とが接続されている。２１は給排制御機構２０の圧力導入路であり、この圧力導入路２１には逆止弁２３と図示しないフィルタが設けられている。
【００１７】
２５は機械的操作入力に応動するインプットリンク２５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。
【００１８】
３１は、インプットリンク２５により４ポートを開閉操作及び開度調節される３位置切替え可能な機械式制御弁であり、機械式制御弁３１は圧力導入路２１の分岐路２１ａに接続された供給圧ポート３１ａと、油路２８を介して前記リザーバ回路に接続されるリターンポート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。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及びリターンポート３１ｂと制御圧ポート３１ｃ，３１ｄとの接続を遮断して両油室１３，１４への作動油の供給及び排出を停止することができる。なお、図１において、３１ｅは機械式制御弁３１の弁体、３１ｆ，３１ｇはそれぞれ機械式制御弁３１を中立位置に付勢する付勢手段、例えばセンタリングスプリングであり、３１ｈは各ポート３１ａ，３１ｂ，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及び３１ｄの開度を変化させることができる。また、油路２８には前記リザーバ回路から所定値の背圧が付与されている。
【００１９】
３２は、図外のＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ，Ｓｂ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位置切替え可能な電気式制御弁であり、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。この電気式制御弁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及びリターンポート３２ｂと制御圧ポート３２ｃ，３２ｄとの接続を遮断して油室１３，１４への作動油の供給及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は舵角増加方向の信号、前記電気制御信号Ｓｂは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。
【００２０】
一方、アクチュエータ１０の一方及び他方の油室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のうち何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及び３２ｃ，３２ｄに接続される各一対の制御弁側ポート３３ａ，３３ｂ及び３３ｃ，３３ｄと、一方及び他方の油室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。また、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及び図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。
【００２１】
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のリターンポート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のうち何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及び電磁駆動部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、前記流体圧供給源及びリザーバ回路のうち何れか一方側の作動油圧を、パイロット圧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。
【００２２】
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及び排出通路のうち少なくとも一方の通路には、機械式制御弁３１を通る作動油の流量を制限することができるタイムディレイバルブ機構４０（制限手段）が設けられている。このタイムディレイバルブ機構４０は、機械式制御弁３１と前記リザーバ回路の間の油路２８（排出通路）に設けられた可変絞り要素４１ａ付きの切替え弁４１を備えており、この切替え弁４１は、供給通路である圧力導入路２１からの供給圧Ｐによって全開位置側に、ソレノイド弁３５からのパイロット圧Ｐａ（切替え操作圧）によって絞り位置側に付勢され、切り替え操作される。また、切替え弁４１へのパイロット圧Ｐａの供給通路４２には、逆止弁４３及び絞り要素４４と逆止弁４３を閉弁方向に付勢するスプリング４５とからなる遅れ機構４６が設けられており、ソレノイド弁３５がＯＦＦとなってパイロット圧Ｐａが低下するとき、切替え弁４１の全開位置側への切替えが遅れ機構４６により遅らされて徐々に進行するようになっている。すなわち、タイムディレイバルブ機構４０はモード切替え弁３３の切替え操作圧であるパイロット圧Ｐａに応じて作動し、モード切替え弁３３がパイロット圧Ｐａの低下（所定の変化）によって機械式制御弁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とき、そのパイロット圧Ｐａの低下によって作動し、前記作動油の供給及び排出通路に挿入された機械式制御弁３１がアクチュエータ１０への作動油の供給及び排出を制御するのが一時的に制限され、モード切替え弁３３の切り替えより遅れてその制限が解除されるようになっている。
【００２３】
具体的には、図４及び図５に示すように、可変絞り要素付きの切替え弁４１は、開度の増加方向及び減少方向である軸方向に往復移動可能なスプール状の弁体６１と、この弁体６１により開放及び閉止される例えば３つのオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｅ及び常開のオリフィス孔６２ｄがそれぞれ形成された弁体収納部材６２と、これら弁体６１及び弁体収納部材６２を共に収納するハウジング６３及び有底の略円筒状のねじ込みプラグ６４と、複数のシールリング６５、６６、６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄと、を具備している。弁体６１は、オリフィス孔６２ａ〜６２ｃを開閉することができるランド部６１ａと、オリフィス孔６２ａ〜６２ｃを連通させることができる環状溝部６１ｂと、オリフィス孔６２ｅに連通することができる環状溝部６１ｃと、オリフィス孔６１ｅを開閉可能なランド部６１ｄと、図１中左端側の小受圧面部６１ｅと、環状溝部６１ｃを逆止弁４３に連通させる中心連通孔６１ｆと、図１中右端側の大受圧面部６１ｇと、逆止弁４３の開弁時の通路を構成する連通路６１ｈとを有している。また、弁体６１の図１中の右端部６１ｇはねじ込みプラグ６４内に摺動自在に収納されており、両者の間に切り替え操作圧室５１が形成されている。この切り替え操作圧室５１は逆止弁４３の軸線上に細孔状のオリフィスとして形成された絞り要素４４を介して中心連通路６１ｆに連通している。
【００２４】
図６（ａ）に示すように例示されるオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、弁体６１の移動方向に互いに離間して配置され、かつ、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃの順に開口径が段階的に拡大するように互いに異なる孔径に形成されており、これらオリフィス孔６２ａ〜６２ｃが全体として弁体６１の移動方向に延びた開口孔６２を形成している。そして、弁体６１が前記開度の増加方向に移動するとき、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは開口孔６２の開口面積が徐々に大きくなるよう弁体６１のランド部６１ａによって順次開放され、逆に、弁体６１が前記開度の減少方向に移動するとき、オリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは開口孔６２の開口面積が徐々に小さくなるよう弁体６１のランド部６１ａによって順次閉止されるようになっている。これらオリフィス孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃは弁体６１と共に可変絞り要素４１ａを構成している。
【００２５】
開口孔６２は、ここで例示するような３つのオリフィス孔からなるものに限らず、単一の円形オリフィス孔、弁体移動方向で同一位置に位置し周方向所定間隔（例えば等間隔）に離間する複数の円形、多角形その他の任意の形状を有する同径若しくは異径のオリフィス孔、弁体移動方向で同一位置に位置する複数のオリフィス孔が更に弁体同方向に離間するよう配列された複数組の同径若しくは異径の円形オリフィス孔、開口幅が一端から他端に近付くほど順次増大する略三角形の単一の若しくはそれが周方向所定間隔に平行配置された複数のオリフィス孔、上記のオリフィス孔の何れかを組合せた形状、その他の各種形状の単一若しくは複数のオリフィス孔であってもよいことは勿論である。さらに、弁体６１の形状を適宜変更することで、更に異なる多様な可変絞り弁を採用することができることはいうまでもない。要するに、可変絞り要素４１ａは、弁体６１及び開口孔６２の形状を適宜選択することによって、段階的にあるいはリニアに絞り特性を変化させることができる任意の可変絞り要素とすることができる。なお、リニアな可変絞り特性は、例えば図６（ｂ）に示すように、弁体６１の移動方向に延びる長孔状のように無段階に連続するオリフィス形状とすることで得られる。
【００２６】
前記機械式制御弁３１、インプットリンク２５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３０を構成しており、ＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ，Ｓｂ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２０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給排制御機構２０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、舵角位置センサ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、多重化されたそれぞれの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。
【００２７】
以下、通常の制御の場合と何らかの故障が生じた場合に分けて作用を説明する。
【００２８】
（１）正常な制御モード
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とともに、ＦＣＣの安定増強装置としての機能に基づいてパイロットコマンドに所要の補正処理がされる。そして、この補正された入力コマンドと舵面位置（舵角）センサからのフィードバック信号等との偏差に応じた電気制御信号Ｓａ又はＳｂが生成され、各制御系統の電気式制御弁３２に入力される。また、ソレノイド弁３５には図１に示すパイロット圧供給位置に電磁駆動するための切替制御信号Ｓｃが入力される。そして、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、その偏差に応じた電気制御信号（以下、偏差信号という）Ｓａ又はＳｂにより電気式制御弁３２が弁体３２ｅ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、舵面を入力コマンドに対応する舵角位置へと制御する。次いで、前記パイロットコマンドと舵面位置センサからの信号との差がほぼゼロになると、偏差信号Ｓａ又はＳｂ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３２ｃ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。
【００２９】
なお、所定の操作がされると、自動操縦モードから手動操縦モードに切り替えられる。例えば自動操縦モードでの飛行中に危険回避等のために手動操舵がなされたとき、パイロットの手動操縦入力を確実に優先させる状態とする。
【００３０】
（２）１系統が故障した場合の制御モード
多重化した複数の制御系統のうち何れかの制御系統の電気回路に故障が生じると、故障の生じた制御系統では、ソレノイド弁３５が正常に電磁駆動されないため、パイロット圧Ｐａが低下する。したがって、故障系統では、モード切替弁３３が機械式制御弁３１による給排制御位置に切り替えられる。
【００３１】
このとき、パイロット圧Ｐａの低下（切替え操作圧の所定の変化）に応じて、モード切替え弁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。一方、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられるが、その切替は遅れ機構４６によって遅らされ、アクチュエータ１０への作動油給排通路に挿入された機械式制御弁３１による作動油の給排制御が一時的に制限されることになり、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度が一時的に制限される。
【００３２】
具体的には、タイムディレイバルブ機構４０は、まず、最初に油路６３ｄに圧力が供給されたときに絞り要素４４を有する逆止弁４３が開弁して、メカニカル・バックアップモードの状態（図５の状態）からＦＢＷモードの状態（図４の状態）への切替えがされており、小受圧面部６１ｅが油路６３ａの供給圧Ｐにより図４中の右側に付勢されている状態で、大受圧面部６１がパイロット圧Ｐａにより逆方向に付勢されているが、供給圧Ｐが小受圧面部６１ｅに加わったこの状態で、油路６３ｄの圧力（ソレノイド弁３５からのパイロット圧Ｐａ）が低下すると、オリフィス孔である絞り要素４４を通して切替え操作圧室５１内の作動油が中心連通孔６１ｆに漏れ出し、スプール弁体６１が図４に図示する位置から図５に図示する位置１１まで移動していき、その途中で２段目、２段目のオリフィス孔６２ｂ，６２ｃが順次開いていく。
【００３３】
このとき、アクチュエータ１０のピストン１２の移動速度は、図７に示すように、ＦＦＢＷモード時の速度（同図中１段目オリフィス速度）から、２段目のオリフィス孔６２ｂが開いた状態、更に３段目のオリフィス孔６２ｃが開いた状態へと、段階的に変化する。したがって、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切り替え時に急激な舵角変化（トランジェント）が生じることがなく、従来のトランジェントの問題が解消されることになる。
【００３４】
このように、上述のアクチュエーションシステムにおいては、トランジェントの緩和を図るとともにメカニカルバックアップモードでの所要の速度を確保することができるアクチュエーションシステムを提供することができる。
【００３５】
ところで、メカニカルバックアップモードにおいては、インプットリンク２５から機械式制御弁３１に操作力が伝達可能になる。したがって、一系統のみが故障した状態においては、他の制御系統からの操舵力で駆動されるインプットリンク２５により機械式制御弁３１を操作し、故障系統におけるアクチュエータ１０を他系統のアクチュエータ動作に追従させることができるから、故障の生じた制御系統では機械的リンケージを介した制御を行いながら、正常な制御系統でのＦＢＷ制御を行うことができ、パイロットの操縦負荷を軽減できる。
【００３６】
もちろん、正常な制御系統を手動操縦モードに切り替えて全制御系統を操縦桿の手動操作に応じて作動させ、手動操縦による正常な飛行をすることもできる。
【００３７】
一方、多重化した複数の制御系統のうち何れかの制御系統に所定レベルの油圧が供給されなくなるような油圧失陥が生じた場合、ソレノイド弁３５が正常状態と同様に電磁駆動されていても故障傾倒においてはパイロット圧Ｐａが低下する。
このときも、上述のように他の制御系統からの操舵力でインプットリンク２５を解して機械式制御弁３１を作動させ、正常な制御系統でのＦＢＷ制御を行うことができる。
【００３８】
（３）全系統の故障時の舵面制御
多重化した全制御系統に影響する電気回路の故障が生じた場合、ＦＢＷ制御はできなくなり、各制御系統においてソレノイド弁３５が正常に電磁駆動されないため、パイロット圧Ｐａが低下する。
【００３９】
このとき、上述の場合と同様に、パイロット圧Ｐａの低下に応じて、モード切替え弁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一方、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられるとともに、その切替が遅れ機構４６によって遅らされ、トランジェントの緩和が図られる。
【００４０】
モード切替え後は、操縦桿からの手動操作入力によりインプットリンク２５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を通してリザーバ回路に排出される。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。また、操縦桿が元に戻されると、供給圧ポート３１ａ及びリターンポート３１ｂと制御圧ポート３１ｃ及び３１ｄ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、保舵状態となる。
【００４１】
なお、全制御系統に所定レベルの油圧が供給されなくなるような油圧失陥が生じた場合、各制御系統において逆止弁２３により作動油の逆流が阻止されるとともに、戻り側のタイムディレイバルブ機構４０において可変絞り要素４１ａ付きの切替え弁４１が絞る作用をなす。したがって、この状態において、舵面のばたつき等を抑えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図８〜図１０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。なお、この実施形態はタイムディレイバルブ機構４０を油圧の供給側に配置した以外は上述の実施形態とほぼ同様のシステムであるため、上述例との相違点のみについて説明する。
【００４３】
この実施形態においては、アクチュエータ１０への作動油の供給通路である圧力導入路２１にタイムディレイバルブ機構４０が配置されており、図８に示すようにソレノイド弁３５がＯＮのとき、機械式制御弁３１の排出側に接続する絞り要素となる。
【００４４】
一方、図９に示すようにソレノイド弁３５がＯＦＦとなり、パイロット圧Ｐａが低下すると、このパイロット圧Ｐａの低下（切替え操作圧の所定の変化）に応じて、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ようモード切替え弁３３が切り替わる。このとき、そのパイロット圧Ｐａの低下に伴ってタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１が制限解除側に切り替えられることになるが、上述の実施機体と同様に、その切替えは遅れ機構４６によって遅らされ、アクチュエータ１０への作動油給排通路に挿入された機械式制御弁３１による作動油の給排制御が一時的に制限されることから、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度が一時的に制限され、トランジェントが緩和される。
【００４５】
（第３実施形態）
図１１〜図１２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。なお、この実施形態はタイムディレイバルブ機構を油圧の供給側と戻り側の双方に配置した以外は上述の実施形態とほぼ同様のシステムである。
【００４６】
このアクチュエーションシステムにおいては、圧力導入路２１及び油路２８にタンデム型に一体化された切替え弁１４１、１４２を挿入し、これを供給圧Ｐとパイロット圧Ｐａとて切替え操作するようにしたタイムディレイバルブ機構１４０が採用されている。切替え弁１４１は圧力導入路２１において、切替え弁１４２は戻り側の油路２８において、それぞれ上述したタイムディレイバルブ機構４０と同様に機能する。
【００４７】
したがって、この場合にも、上述と同様に、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度を一時的に制限し、トランジェントの緩和を図ることができる。
【００４８】
（第４実施形態）
図１３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】
このアクチュエーションシステムは、上述の各実施形態のように流体圧供給源からの供給圧をタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１の切替えに利用するのではなく、機械式制御弁３１の排出ボート３１ｂ（排出通路の上流側）の油圧Ｐｍをセンシングし、これをパイロット圧Ｐａに対抗する切替え圧としてタイムディレイバルブ機構４０の切替え弁４１に与えるようにしたものである。
【００５０】
この場合、機械式制御弁３１の排出ボート３１ｂと切替え弁４１の間の油圧が高まってから切替え弁４１が全開側に付勢される点以外は上述例と同様であり、この場合にも、ＦＢＷモードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際のアクチュエータ１０の速度を一時的に制限し、トランジェントの緩和を図ることができる。
【００５１】
（第５実施形態）
図１４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。なお、この実施形態は多重化の手段としてタンデム型のアクチュエータを用いたものであり、その各油圧系統にタイムディレイバルブ機構４０を設けた構成となっている。
【００５２】
図１４において、２１０はタンデム型のアクチュエータであり、このアクチュエータ２１０は各一対の油室２１３Ａ、２１３Ｂ及び２１４Ａ、２１４Ｂを有している。また、２３１は機械式制御弁で、インプットリンク２５により８ポートを開閉操作及び開度調節される３位置切替え可能な構造になっている。この機械式制御弁２３１は、２つの油圧系統Ａ、Ｂの圧力導入路２１１、２１２の分岐路２１１ａ、２２１ａに接続された各一対の供給圧ポート２３１ａと、２つの油圧系統Ａ、Ｂの戻り側の油路２８１、２８２を介して前記リザーバ回路に接続される各一対のリターンポート２３１ｂと、インプットリンク２５の機械的操作入力に応じて両ポート２３１ａ、２３１ｂに接続される各一対の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄとを有している。また、機械式制御弁２３１は、供給圧ポート２３１ａと制御圧ポート２３１ｃ又は２３１ｄとを通して、油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂに流体圧供給源からの作動油を供給するとともに、油室２１４Ａ、２１４Ｂ又は２１３Ａ、２１３Ｂからの作動油をリターンポート３１ｂを通して排出させることができ、さらに、供給圧ポート２３１ａ及びリターンポート２３１ｂと制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄとの接続を遮断して両油室２１３Ａ、２１３Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ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、図１４において、２３１ｅは機械式制御弁２３１の弁体、２３１ｆ、２３１ｇはそれぞれ機械式制御弁２３１を中立位置に付勢する付勢手段、例えばセンタリングスプリングであり、２３１ｈは各ポート２３１ａ〜２３１ｄ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２３１ｈは、インプットリンク２５からの操作入力に応じて弁体２３１ｅと相対移動し、各ポート２３１ａ〜２３１ｄの開度を変化させることができる。
【００５３】
２３２は、図外のＦＣＣからの電気制御信号Ｓａ、Ｓｂにより８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位置切替え可能な電気式制御弁であり、電気式制御弁２３２は、流体圧供給源からの作動油を導入する各一対の供給圧ポート２３２ａと、リザーバ回路に作動油を排出する各一対のリターンポート２３２ｂと、制御信号Ｓａ、Ｓｂの入力に応じて両ポート２３２ａ、２３２ｂに接続される各一対の制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄとを有している。この電気式制御弁２３２は、例えば電気制御信号Ｓａ、Ｓｂに応じ弁体２３２ｅ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制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄを通して油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂ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２１４Ａ、２１４Ｂ又は２１３Ａ、２１３Ｂからの作動油をリターンポート２３２ｂ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２３２は、供給圧ポート２３２ａ及びリターンポート２３２ｂと制御圧ポート２３２ｃ、２３２ｄとの接続を遮断して油室２１３Ａ、２１３Ｂ及び２１４Ａ、２１４Ｂ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、第１実施形態と同様に、前記電気制御信号Ｓａは舵角増加方向の信号、前記電気制御信号Ｓｂは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２３２の電磁駆動部２３２ｊ、２３２ｋに入力される。
【００５４】
一方、アクチュエータ２１０のＡ系統の油室２１３Ａ、２１４Ａ及びＢ系統の油室２１３Ｂ、２１４Ｂは、それぞれポート２位置切替弁である一対のモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂの切替えにより、制御弁２３１、２３２のうち何れか一方の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ又は２３２ｃ、２３２ｄに接続されるようになっている。これらのモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂは、制御弁２３１、２３２のそれぞれの制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ及び２３２ｃ、２３２ｄに接続される各一対の制御弁側ポート２３３ａ及び２３３ｂと、それぞれ油室２１３Ａ、２１４Ａ若しくは油室２１３Ｂ、２１４Ｂに接続された各一対のアクチュエータ側ポート２３３ｆ、２３３ｇと、パイロット圧導入部２３３ｈとを有している。また、モード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂは、それぞれパイロット圧導入部２３３ｈからの付勢力に応じて変位する弁体２３３ｊと、この弁体２３３ｊをパイロット圧導入部２３３ｈとは逆の方向に付勢するスプリング２３３ｋとを備えており、これら付勢力により、制御弁２３１、２３２のうち任意の一方の制御圧ポート２３１ｃ、２３１ｄ又は２３２ｃ、２３２ｄを油室２１３Ａ、２１３Ｂ又は２１４Ａ、２１４Ｂに接続することができるよう、モード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂはそれぞれ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。
【００５５】
また、モード切替弁２３３のパイロット圧導入部２３３ｈへのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂは、一対のソレノイド弁２３５Ａ、２３５ＢがそれぞれＯＮ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２３５Ａ、２３５ＢがそれぞれＯＦＦの状態では戻り側の低圧まで低下する。ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、制御弁２３１、２３２の供給圧ポート２３１ａ、２３２ａに接続された高圧側入口ポート２３５ａと、制御弁２３１、２３２のリターンポート２３１ｂ、２３２ｂに接続された低圧側入口ポート２３５ｂと、ＦＣＣからのモード切替制御信号Ｓｃ、Ｓｄに応じて両入口ポート２３５ａ、２３５ｂのうち何れか一方に接続される出口ポート２３５ｃとを有している。また、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、弁体２３５ｄ、スプリング２３５ｅ及び電磁駆動部２３５ｆからなり、電磁駆動部２３５ｆに切替制御信号ＳｃまたはＳｄが入力されるときに弁体２３５ｄを図中に示すＯＮ位置に変位させて、出口ポート２３５ｃを通しモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂにパイロット圧Ｐａ、Ｐｂを付与するようになっている。すなわち、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂは、前記ＦＣＣからのモード切替制御信号Ｓｃ、Ｓｄに応じて、前記流体圧供給源及びリザーバ回路のうち何れか一方側の作動油圧を、パイロット圧Ｐａ、Ｐｂとしてモード切替弁２３３Ａ、２３３Ｂのパイロット圧導入部２３３ｈに供給する。
【００５６】
一方、機械式制御弁２３１を通るアクチュエータ２１０への作動油の供給通路及び排出通路のうち少なくとも一方の通路、例えば排出通路である油路２８１、２８２には、それぞれ機械式制御弁２３１を通る作動油の流量を制限することができるタイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂ（制限手段）が設けられている。これらタイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ第１実施形態におけるタイムディレイバルブ機構４０と同様に構成されており、供給通路である圧力導入路２１１、２１２からの供給圧Ｐによって全開位置側に、ソレノイド弁２３５Ａ、２３５Ｂからのパイロット圧Ｐａ、Ｐｂ（切替え操作圧）によって絞り位置側に付勢され、切り替え操作される。
【００５７】
このアクチュエーションシステムにおいても、油圧系統Ａ、Ｂにおいてそれぞれ上述の実施形態と同様な動作がされ、一系統のみの電気故障又は油圧失陥時には他方の油圧系統でＦＢＷモードの制御を継続することができ、ＦＷＢモードからメカニカルバックアップモードへの切り替えがされる際には、タイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂによって、第１実施形態と同様にアクチュエータ２１０のピストン２１２の移動速度が一時的に制限され、トランジェントの緩和が図られる。
【００５８】
なお、上述の第5実施形態における各タイムディレイバルブ機構４０Ａ、４０Ｂを、図１１及び図１２に示した第３実施形態のタイムディレイバルブ機構１４０若しくは図１３に示したタイムディレイバルブ機構４０と同様に構成することができることはいうまでもない。また、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、メカニカルバックアップ機構付き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。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、機械式制御弁がアクチュエータへの作動流体の給排通路に挿入されるとき、機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限する制限手段によって機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限してアクチュエータの速度を一時的に制限し、そのモード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除するようにしているので、フライバイワイヤ制御モードからメカニカルバックアップモードへの切替えがなされる際に急激な舵角変化（トランジェント）が生じるのを防止することができる。
【００６０】
また、前記制限手段が、アクチュエータへの作動流体の供給通路及び前記アクチュエータからの作動流体の排出通路のうち少なくとも一方の通路に設けられ、該供給通路の圧力と前記切替え操作圧とに応じて切り替えられる可変絞り要素付きの切替え弁と、該切替え弁への切替え操作圧の供給通路に設けられた逆止弁及び絞り要素からなる遅れ機構と、を含むようにすれば、簡素な構成でトランジェントの緩和を図ることができ、信頼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ができる。
【００６１】
さらに、前記可変絞り要素付きの切替え弁が、開度の増加方向及び減少方向に往復移動する弁体と、該弁体により開放及び閉止される開口孔が形成された弁体収納部材とを含んで構成され、前記弁体が前記開度の増加方向に移動するのに伴って前記開口孔の開口面積が大きくなるようにすれば、より簡素で、かつ、信頼異性の高い制限手段を構成することができる。また、前記開口孔が、前記弁体の移動方向に互いに離間するよう前記弁体収納部材に形成された複数のオリフィス孔からなるようにすれば、加工が容易であり、コスト低減を図ることができる。
【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を示すその概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図２】第1実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図３】第1実施形態におけるタイムディレイバルブ機構の概略構成を示す油圧回路図である。
【図４】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の詳細構成を示す断面図であって、フライバイワイヤモードの状態を示す図である。
【図５】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の詳細構成を示す断面図であって、メカニカル・バックアップ・モードの状態を示す図である。
【図６】第1実施形態のタイムディレイバルブ機構における可変絞り要素のオリフィス構造を示す説明図で、（ａ）はその開口孔を複数のオリフィス孔で構成した態様を示し、（ｂ）はその開口孔を弁体移動方向に延びる長穴形状とした態様を示している。
【図７】メカニカル・バックアップ・モードへのモード切替え時における第1実施形態のタイムディレイバルブ機構の切替え弁移動時間（横軸）と、アクチュエータのピストン速度（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図８】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図９】第２実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図１０】第２実施形態におけるタイムディレイバルブ機構の概略構成を示す油圧回路図である。
【図１１】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図１２】第３実施形態に係るアクチュエーションシステムのメカニカル・バックアップ・モードの状態を示す概略構成図である。
【図１３】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【図１４】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その概略構成図であり、フライバイワイヤモードの状態を示している。
【符号の説明】
１０、２１０ アクチュエータ
１１、２１１ シリンダ
１２、２１２ ピストン
１３、２１３Ａ、２１３Ｂ 油室（一方の流体室）
１４、２１４Ａ、２１４Ｂ 油室（他方の流体室）
２０、２２０ 給排制御機構
２１、２１１、２１２ 圧力導入路（供給通路）
２３、２３３Ａ、２３３Ｂ 逆止弁
２５ インプットリンク（操作力伝達部材）
２８ 油路（排出通路）
３１、２３１ 機械式制御弁
３２、２３２ 電気式制御弁
３３、２３３Ａ、２３３Ｂ モード切替弁
３５、２３５Ａ、２３５Ｂ ソレノイド弁
４０、４０Ａ、４０Ｂ、１４０ タイムディレイバルブ機構
４１、１４１、１４２ 可変絞り要素付きの切替え弁
４１ａ 可変絞り要素
４３ 逆止弁
４４ 絞り要素
４６ 遅れ機構
５１ 操作圧室
６１ スプール弁体
６１ａ、６１ｄ ランド部
６１ｆ 中心連通孔
６２ 開口孔
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ オリフィス孔（開口孔）
６３ ハウジング
Claims (5)
- 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、
機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び電気制御信号入力に応じて作動す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、
前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、
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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、
前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、
前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするアクチュエーションシステム。 - 舵面の操舵のために手動操作される操作部材と、
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て舵面を操舵するアクチュエータと、
操作部材の操作に対応する電気制御信号又は自動操縦のための電気制御信号を出力する制御信号出力手段と、
機械的操作入力に応じて作動する機械式制御弁及び前記制御信号出力手段からの電気制御信号入力に応じて作動す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、
作動流体を所定の供給圧で供給する流体供給源と、
作動流体を蓄えるリザーバ回路と、
前記機械式制御弁及び電気式制御弁のうちいずれかを切替え操作圧に応じ選択して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するモード切替え弁と、
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、前記モード切替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バックアップ機構と、を備えたアクチュエーションシステムにおいて、
前記切替え操作圧に応じて作動し前記機械式制御弁を通る作動流体の流量を制限することができる制限手段を設け、
前記切替え操作圧の所定の変化によって前記機械式制御弁を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するよう前記モード切替え弁が切り替えられるとき、該切替え操作圧の所定の変化により前記制限手段を作動させて前記機械式制御弁を通した作動流体の供給及び排出を一時的に制限し、モード切替え弁の切り替えより遅れて該制限を解除することを特徴とするアクチュエーションシステム。 - 前記制限手段が、前記アクチュエータへの作動流体の供給通路及び前記アクチュエータからの作動流体の排出通路のうち少なくとも一方の通路に設けられ、該供給通路の圧力と前記切替え操作圧とに応じて切り替えられる可変絞り要素付きの切替え弁と、該切替え弁への切替え操作圧の供給通路に設けられた逆止弁及び絞り要素からなる遅れ機構と、を含む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。
- 前記可変絞り要素付きの切替え弁が、開度の増加方向及び減少方向に往復移動する弁体と、該弁体により開放及び閉止される開口孔が形成された弁体収納部材と、を含んで構成され、
前記弁体が前記開度の増加方向に移動するのに伴って前記開口孔の開口面積が大きくなるようにした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。 - 前記開口孔が、前記弁体の移動方向に互いに離間するよう前記弁体収納部材に形成された複数のオリフィス孔からな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。
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