JP3892456B2 - アクチュエーションシステム - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記課題を解決するため、本発明のアクチュエーションシステムは、（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、外部の流体源から供給される作動流体を導入する外部供給圧導入ポート、前記作動流体を前記外部の流体源側に排出する外部への排出ポート並びに前記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部と、を含み、前記給排制御部の前記制御弁が、前記外部供給圧導入ポートに接続する供給圧ポート、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外部への排出ポートに接続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、前記給排制御部が、前記外部供給圧導入ポート及び前記外部への排出ポートと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との間で、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、を有することを特徴とするものである。

この発明では、外部流体源からの供給圧や供給量が低下した場合に、ポンプを作動させてその低下を補うことが可能であり、飛行安全性を確保することができる。

本発明のアクチュエーションシステムにおいては、（２）前記給排制御部が、前記外部供給圧導入ポートと前記制御弁の供給圧ポートとの間で、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記供給圧ポート側より高圧であるときに開弁し、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記供給圧ポート側より低圧であるときに閉弁する供給側逆止弁を有するのが好ましい。

また、本発明のアクチュエーションシステムにおいては、（３）前記給排制御部が、前記制御弁として、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を含むとともに、前記機械式制御弁及び電気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え弁を含み、該モード切替え弁が、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、に切り替わるのがよい。

さらに、（４）前記給排制御部が、前記外部供給圧導入ポートと前記機械式制御弁の供給圧ポートとの間で、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記供給圧ポート側より高圧であるときに開弁し、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記供給圧ポート側より低圧であるときに閉弁する供給側逆止弁を有するのが望ましい。

本発明のアクチュエーションシステムは、好ましくは、（５）前記給排制御部が、前記外部への排出ポートと前記リターンポートとの間で、前記ポンプに所定の背圧を付与するリリーフ弁を有するものである。
この場合、より好ましくは、（６）前記給排制御部が、前記ポンプと前記リリーフ弁との間に介在し、前記リリーフ弁と共に前記ポンプに前記背圧を付与する蓄圧器を備えたものである。

また、（７）前記給排制御部は、前記供給圧ポートに供給される前記作動流体の圧力又は流量が所定値より低下したとき、前記ポンプを作動させるのがよい。

さらに、本発明のアクチュエーションシステムは、（８）前記アクチュエータが航空機の舵面制御を行なうものであり、前記給排制御部が前記制御弁としてフライバイワイヤ制御を実行する電気式制御弁を有するものであるのが好ましい。

本発明によれば、アクチュエータへの作動流体の給排を行なう制御弁の供給圧ポートに給排制御部内で逆止弁を介しポンプを接続して、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、給排制御部内のポンプからの作動流体をも制御弁に導入可能にしているので、外部流体源からの供給圧や供給量が低下した場合に、給排制御部内でポンプにより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。

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。

図１および図２は、アクチュエーションシステムを示す図である。なお、図面には１系統のみの構成を図示しているが、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。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。

まず、構成を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この内部流体圧供給源４０は、図１に示すように、外部供給圧導入ポート２１から外部への排出ポート２９までの給排制御部２０内で、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双方、すなわち供給通路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。

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。

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。

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。

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。

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。

このように、図１及び図２に示すアクチュエーションシステムにおいては、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。

（第１実施形態）
図３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、以下の各実施形態については、上述した図１及び図２に示す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図１及び図２に示すアクチュエーションシステム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、上述の図１及び図２に示すアクチュエーションシステムとの相違点について詳細に説明する。

図３に示すように、本アクチュエーションシステムでは、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。

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。

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。

このように構成された図３に示す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。

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。

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。

（第２実施形態）
図４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。

図４に示す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。

すなわち、図４に示すアクチュエーションシステムにおいては、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。

このように構成された図４に示すアクチュエーションシステムでは、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。

（第３実施形態）
図５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。

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。

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。

（第４実施形態）
図６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。

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。

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り替え可能である。

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。

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４３ａ、４３ｂおよび４３ｃ、４３ｄ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。

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。

本実施形態においても、上述のアクチュエーションシステム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。

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。

本発明におけるポンプ側逆止弁や供給側逆止弁を有しないがシステ ム内にポンプを備えた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、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１のアクチュエーションシステムの要部概略構成図である。 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。 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。 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。 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。

符号の説明

１０ アクチュエータ
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３、１４ 油室（流体室）
２０ 給排制御機構（給排制御部）
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 外部への排出ポート
３１ 機械式制御弁（制御弁）
３１ａ、３２ａ 供給圧ポート
３１ｂ、３２ｂ リターンポート
３１ｃ、３１ｄ、３２ｃ、３２ｄ 一対の制御圧ポート
３２ 電気式制御弁（制御弁）
３３、４３ モード切替弁
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 一対の制御弁側ポート
３３ｆ、３３ｇ 一対のアクチュエータ側ポート
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 内部供給圧導入ポート
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 一対の制御弁側ポート
４３ｆ、４３ｇ 一対のアクチュエータ側ポート
５１、６１ 逆止弁（供給側逆止弁）
５２ 逆止弁（ポンプ側逆止弁）
７１ リリーフ弁
７２ 蓄圧器

Claims (5)

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、
   外部の流体源から供給される作動流体を導入する外部供給圧導入ポート、前記作動流体を前記外部の流体源側に排出する外部への排出ポート並びに前記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部と、を含むアクチュエーションシステムであって、
   前記給排制御部の前記制御弁が、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及び機械的操作入力により切替え操作される機械式制御弁によって構成され、該電気式制御弁及び機械式制御弁が、それぞれ前記外部供給圧導入ポートに接続する供給圧ポート、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外部への排出ポートに接続するリターンポートを有し、
   前記給排制御部が、
   前記電気式制御弁及び機械式制御弁のそれぞれの前記供給圧ポート及び前記リターンポートの間に介在し、前記供給圧ポートに供給される前記作動流体の圧力又は流量が所定値より低下したときに前記リターンポート側の作動流体を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電気式制御弁及び機械式制御弁のそれぞれの前記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、
   前記外部供給圧導入ポートと前記電気式制御弁の供給圧ポートとの間で、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記電気式制御弁の供給圧ポート側より高圧であるときに開弁し、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記電気式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供給側逆止弁と、
   前記電気式制御弁及び機械式制御弁の前記制御圧ポートに接続する各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と、を含み、
   該モード切替弁が、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とともに、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アクチュエーションシステム。
2. 前記給排制御部の供給側逆止弁が、前記外部供給圧導入ポートと前記機械式制御弁の前記供給圧ポートとの間で、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記機械式制御弁の前記供給圧ポート側より高圧であるときに開弁し、前記外部供給圧導入ポート側の圧力が前記機械式制御弁のそれぞれの前記供給圧ポート側より低圧であるときに閉弁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。
3. 前記給排制御部が、前記外部への排出ポートと前記リターンポートとの間で、前記ポンプに所定の背圧を付与するリリーフ弁を有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。
4. 前記給排制御部が、前記ポンプと前記リリーフ弁との間に介在し、前記リリーフ弁と共に前記ポンプに前記背圧を付与する蓄圧器を備え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。
5. 前記アクチュエータが航空機の舵面制御を行なうものであり、かつ、
   前記給排制御部の前記電気式制御弁がフライバイワイヤ制御を実行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。

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