JP4451461B2

JP4451461B2 - ステアリングアクチュエータシステム

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Publication number: JP4451461B2
Application number: JP2007087406A
Authority: JP
Inventors: 浩二伊藤; 佳久杉野
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2007176486A

Description

本発明は、航空機の車輪の方向を変更するステアリングアクチュエータシステムに関する。

従来、航空機の車輪の方向を変更するステアリングアクチュエータシステムとして、操縦者によってラダーペダルから入力され、リンク等によって機械的に伝達される指令に応じてアクチュエータがサーボ制御され、サーボ制御されたアクチュエータによって航空機の前脚の支柱が回転させられて、前脚に取り付けられた車輪の方向を変更するステアリングアクチュエータシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０４−３０６１７３号公報

しかしながら、上記従来のステアリングアクチュエータシステムを備えた航空機においては、ラダーペダルと、ステアリングアクチュエータシステムとの間をリンク等によって機械的に接続していたので、比較的重量が大きくなるという問題があった。

また、上記従来のステアリングアクチュエータシステムを備えた航空機においては、ラダーペダルと、ステアリングアクチュエータシステムとの間をリンク等によって機械的に接続していたので、ステアリングアクチュエータシステムの作動特性が機械的に一定に決定されてしまい、ステアリングアクチュエータシステムの作動特性の調整が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、従来と比較して、航空機に搭載されたときに航空機の重量を小さくすることができ、容易に作動特性が調整されることができるステアリングアクチュエータシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のステアリングアクチュエータシステムは、航空機の操向車輪の支柱を回動操作するロッド部を有するピストンと該ピストンを収納するシリンダとによって構成されたアクチュエータと、給排指令信号に応じて作動し、前記シリンダ内で前記ピストンの両側に形成される一方の流体室及び他方の流体室への作動流体の給排を制御する給排制御バルブと、パイロット圧により前記一方の流体室及び前記他方の流体室のそれぞれへの作動流体の給排経路の一部を形成する操舵モード位置に操作されるとともに、前記パイロット圧が低下したとき前記一方の流体室及び前記他方の流体室の間を絞り要素を介して連通させるダンピングモード位置に復帰するダンピングバルブと、パイロット圧供給操作信号によって、前記ダンピングバルブに前記操舵モード位置への切り替えが可能なパイロット圧を供給するパイロット圧供給位置に操作されるとともに、前記パイロット圧供給操作信号が入力されないとき、前記パイロット圧を低下させて前記ダンピングバルブを前記ダンピングモード位置に復帰させるパイロット圧供給バルブと、前記給排制御バルブの戻りポートに接続され該戻りポートに所定の背圧を付与する背圧付与バルブと、前記背圧付与バルブ側より前記一方の流体室側が低圧であるときに開弁し、前記給排制御バルブ及び前記ダンピングバルブをバイパスする前記一方の流体室側への作動流体の流れを許容する第１の逆止弁と、前記背圧付与バルブ側より前記他方の流体室側が低圧であるときに開弁し、前記給排制御バルブ及び前記ダンピングバルブをバイパスする前記他方の流体室側への作動流体の流れを許容する第２の逆止弁と、前記一方の流体室内の作動流体の圧力が設定圧を超えたとき前記一方の流体室から前記他方の流体室に作動流体をリリーフする第１のリリーフバルブと、前記他方の流体室内の作動流体の圧力が設定圧を超えたとき前記他方の流体室から前記一方の流体室に作動流体をリリーフする第２のリリーフバルブと、操舵指令信号を入力したときには、該入力信号に応じて前記給排制御バルブに前記給排指令信号を出力するとともに、前記パイロット圧供給バルブに前記パイロット圧供給操作信号を出力するコントローラとを備えることを特徴とする。

本発明のステアリングアクチュエータシステムは、航空機に搭載されたときに、操縦者が操舵命令を入力するラダーペダルなど入力装置との間を電線によって接続されて、入力装置から電線を介して電気信号として入力される操舵指令信号によって制御される（ステア・バイ・ワイヤ制御）ことができるので、従来と比較して航空機の重量を小さくすることができる。また、本発明のステアリングアクチュエータシステムは、操舵指令信号に応じて給排制御バルブ（サーボバルブ）の動作を制御するコントローラを備えているので、コントローラでのサーボ定数等が変更されることによって、従来と比較して容易に作動特性が調整されることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステムの構成について説明する。

図１及び図２において、本実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステム１００は、航空機の前脚の支柱であり、矢印１１０ａの方向に回転することによって航空機の前輪の方向を矢印１１０ａの方向に変更する回転部材としての脚柱１１０と、脚柱１１０と接続され、給排される作動油（流体）によって矢印１２０ａの方向に伸縮させられて脚柱１１０を矢印１１０ａの方向に回転させるアクチュエータ１２０と、アクチュエータ１２０への作動油の給排を操作する操作弁としてのサーボバルブ１３０と、外部から電気信号として入力される指令信号の１つである操舵信号に応じてサーボバルブ１３０の動作を制御するコントローラ１４０とを備えている。

ここで、アクチュエータ１２０は、シリンダ１２１と、シリンダ１２１内に摺動可能に収納され、シリンダ１２１とともにシリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂを形成するピストン１２２と、一端をピストン１２２に取り付けられ、他端を脚柱１１０に矢印１２０ｂの方向に回転自在に取り付けられるロッド１２３と、ロッド１２３の伸縮状態、即ち、アクチュエータ１２０の伸縮状態を検出する位置検出器であるＬＶＤＴ（ＬｉｎｅａｒＶａｒｉａｂｌｅＤｅｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１２４とを備えている。

また、サーボバルブ１３０としては、ＥＨＳＶ（ＥｌｅｃｔｏｒｏＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｅｒｖｏＶａｌｖｅ）や、ＤＤＶ（ＤｉｒｅｃｔＤｒｉｖｅＶａｌｖｅ）などを適用することができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム１００は、ポンプからの作動油内に含まれる不純物を取り除くスクリーン１５１と、ポンプへの作動油の逆流を防止する逆止弁１５２と、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂをオリフィスを介して連通する位置を取ることができるダンピングバルブ１５３と、ダンピングバルブ１５３の位置を切り換えるパイロット油をダンピングバルブ１５３に供給するソレノイドバルブ１５４と、シリンダ室１２１ａ内の作動油の圧力が所定の圧力以上になったとき、作動油をシリンダ室１２１ａ側からシリンダ室１２１ｂ側に流すリリーフバルブ１５５と、シリンダ室１２１ｂ内の作動油の圧力が所定の圧力以上になったとき、作動油をシリンダ室１２１ｂ側からシリンダ室１２１ａ側に流すリリーフバルブ１５６とを備えている。

また、ステアリングアクチュエータシステム１００は、タンクに連通し、油圧回路内の低圧側の作動油を加圧するバックプレッシャバルブ１５７と、バックプレッシャバルブ１５７側からシリンダ室１２１ａ側への作動油の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁１５８と、バックプレッシャバルブ１５７側からシリンダ室１２１ｂ側への作動油の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁１５９とを備えている。

また、ステアリングアクチュエータシステム１００は、サーボバルブ１３０、スクリーン１５１、逆止弁１５２、ダンピングバルブ１５３、ソレノイドバルブ１５４、リリーフバルブ１５５、リリーフバルブ１５６、バックプレッシャバルブ１５７、逆止弁１５８、及び、逆止弁１５９を収納し、コントローラ１４０を搭載する収納手段としてのマニホールド１６０を備えている。

ここで、アクチュエータ１２０は、マニホールド１６０に矢印１２０ｃの方向に回転自在に取り付けられている。

また、コントローラ１４０は、外部から電気信号として入力される操舵信号と、ＬＶＤＴ１２４からの信号とに基づいて、サーボバルブ１３０や、ソレノイドバルブ１５４に制御信号を送信して動作を制御するようになっている。

次に、本実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステムの動作について説明する。

（操舵モード）
コントローラ１４０は、操舵モード時、ソレノイドバルブ１５４に信号を入力しており、ソレノイドバルブ１５４は、図１に示す状態になって、ダンピングバルブ１５３に高圧のパイロット油を供給する。

ダンピングバルブ１５３は、ソレノイドバルブ１５４から高圧のパイロット油が供給されると、図１に示す状態になる。

ダンピングバルブ１５３が図１に示す状態であるとき、ポンプからの作動油は、スクリーン１５１、逆止弁１５２、サーボバルブ１３０、及び、ダンピングバルブ１５３を介して、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂの一方に供給され、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂの他方の作動油は、ダンピングバルブ１５３、サーボバルブ１３０、及び、バックプレッシャバルブ１５７を介してタンクに排出される。

ここで、アクチュエータ１２０は、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂ内の作動油の給排によって、ロッド１２３が矢印１２０ａの方向に伸縮し、脚柱１１０は、ロッド１２３の伸縮によって矢印１１０ａの方向に回転する。

また、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂ内の作動油の給排は、サーボバルブ１３０の作動によって決定され、サーボバルブ１３０の作動は、コントローラ１４０によって制御される。

したがって、ステアリングアクチュエータシステム１００は、コントローラ１４０に入力される操舵信号に応じて航空機の前輪の方向を矢印１１０ａの方向に変更することができる。

（ダンピングモード）
なお、航空機が、テイクオフ直前のときや、牽引車によって方向を変えられながら運搬されるときなどは、ステアリングアクチュエータシステム１００のコントローラ１４０は、操縦者からダンピングモードに移行するようにダンピングモード移行用の指令信号が入力される。

コントローラ１４０は、ダンピングモード移行用の指令信号が入力されると、ソレノイドバルブ１５４への信号を遮断する。

ソレノイドバルブ１５４は、コントローラ１４０からの信号を遮断されると、図３に示す状態になって、ダンピングバルブ１５３に低圧のパイロット油を供給する。

ダンピングバルブ１５３は、ソレノイドバルブ１５４から低圧のパイロット油が供給されると、図３に示す状態になる。

ダンピングバルブ１５３が図３に示す状態であるとき、ポンプからの作動油は、ダンピングバルブ１５３によって遮断され、シリンダ室１２１ａ及びシリンダ室１２１ｂ内の作動油は、ダンピングバルブ１５３内のオリフィスを介して互いに連通させられる。

したがって、ステアリングアクチュエータシステム１００は、ダンピングモード時、航空機の前輪の矢印１１０ａ方向の回転にダンピングを掛けることができる。

以上述べたように、ステアリングアクチュエータシステム１００は、航空機に搭載されたときに、操縦者が操舵命令を入力するラダーペダルなど入力装置との間を電線によって接続されて、入力装置から電線を介して電気信号として入力される操舵信号によって制御されることができるので、従来と比較して航空機の重量を小さくすることができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム１００は、操舵信号に応じてサーボバルブ１３０の動作を制御するコントローラ１４０を備えているので、コントローラ１４０でのサーボ定数等が変更されることによって、従来と比較して容易に作動特性が調整されることができる。

例えば、ステアリングアクチュエータシステム１００は、操縦者が操舵命令を入力するラダーペダルの入力に対して、航空機の車輪の操舵角度をリニアにできるなどの電気的調整が可能である。

また、ステアリングアクチュエータシステム１００は、本実施の形態において、サーボバルブ１３０を収納するマニホールド１６０上にコントローラ１４０を搭載していたので、サーボバルブ１３０及びコントローラ１４０を比較的短い電線で接続することができ、電磁障害を防止することができるが、本発明によれば、図４に示すようにコントローラ１４０及びマニホールド１６０を分離してコントローラ１４０及びマニホールド１６０の間を電線で接続する構成であっても良い。

なお、本実施の形態においては、流体として油を用いていたが、本発明によれば、流体は油以外の液体であっても良い。

（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステムの構成について説明する。

図５及び図６において、本実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステム２００は、航空機の前脚の支柱であり、矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に回転することによって航空機の前輪の方向を矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に変更する回転部材としての脚柱２１０と、脚柱２１０と接続され、給排される作動油（流体）によって矢印２２０ａ又は矢印２２０ｂの方向に伸縮させられて脚柱２１０を矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に回転させるアクチュエータ２２０と、脚柱２１０と接続され、給排される作動油によって矢印２３０ａ又は矢印２３０ｂの方向に伸縮させられて脚柱２１０を矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に回転させるアクチュエータ２３０と、アクチュエータ２２０及びアクチュエータ２３０への作動油の給排を操作する操作弁としてのサーボバルブ２４０と、外部から電気信号として入力される指令信号の１つである操舵信号に応じてサーボバルブ２４０の動作を制御するコントローラ２５０とを備えている。

ここで、アクチュエータ２２０は、シリンダ２２１と、シリンダ２２１内に摺動可能に収納され、シリンダ２２１とともにシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂを形成するピストン２２２と、一端をピストン２２２に取り付けられ、他端を脚柱２１０に矢印２２０ｃの方向に回転自在に取り付けられるロッド２２３と、ロッド２２３の伸縮状態、即ち、アクチュエータ２２０の伸縮状態を検出する検出手段としてのＬＶＤＴ２２４とを備えている。

同様に、アクチュエータ２３０は、シリンダ２３１と、シリンダ２３１内に摺動可能に収納され、シリンダ２３１とともにシリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂを形成するピストン２３２と、一端をピストン２３２に取り付けられ、他端を脚柱２１０に矢印２３０ｃの方向に回転自在に取り付けられるロッド２３３と、ロッド２３３の伸縮状態、即ち、アクチュエータ２３０の伸縮状態を検出する検出手段としてのＬＶＤＴ２３４とを備えている。

また、サーボバルブ２４０としては、ＥＨＳＶや、ＤＤＶなどを適用することができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、ポンプからの作動油内に含まれる不純物を取り除くスクリーン２６１と、ポンプへの作動油の逆流を防止する逆止弁２６２と、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂや、シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂをオリフィスを介して連通する位置を取ることができるダンピングバルブ２６３と、ダンピングバルブ２６３の位置を切り換えるパイロット油をダンピングバルブ２６３に供給するソレノイドバルブ２６４と、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の一方の作動油の圧力が所定の圧力以上になったとき、作動油をシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の一方側からシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の他方側に流すリリーフバルブ２６５と、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の他方の作動油の圧力が所定の圧力以上になったとき、作動油をシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の他方側からシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の一方側に流すリリーフバルブ２６６とを備えている。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、タンクに連通し、油圧回路内の低圧側の作動油を加圧するバックプレッシャバルブ２６７と、バックプレッシャバルブ２６７側からシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の一方側への作動油の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁２６８と、バックプレッシャバルブ２６７側からシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ（シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ）の他方側への作動油の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁２６９とを備えている。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、アクチュエータ２２０の回転軸２２０ｄを中心とした矢印２２０ｅの方向の回転量に応じてシリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂの作動油の給排を切り換えるロータリバルブ２７０と、アクチュエータ２３０の回転軸２３０ｄを中心とした矢印２３０ｅの方向の回転量に応じてシリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂの作動油の給排を切り換えるロータリバルブ２７１とを備えている。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、サーボバルブ２４０、スクリーン２６１、逆止弁２６２、ダンピングバルブ２６３、ソレノイドバルブ２６４、リリーフバルブ２６５、リリーフバルブ２６６、バックプレッシャバルブ２６７、逆止弁２６８、逆止弁２６９、ロータリバルブ２７０、及び、ロータリバルブ２７１を収納し、コントローラ２５０を搭載する収納手段としてのマニホールド２８０を備えている。

ここで、アクチュエータ２２０は、マニホールド２８０に回転軸２２０ｄを中心として矢印２２０ｅの方向に回転自在に取り付けられており、アクチュエータ２３０は、マニホールド２８０に回転軸２３０ｄを中心として矢印２３０ｅの方向に回転自在に取り付けられている。

また、コントローラ２５０は、外部から電気信号として入力される操舵信号と、ＬＶＤＴ２２４及びＬＶＤＴ２３４からの信号とに基づいて、サーボバルブ２４０や、ソレノイドバルブ２６４に制御信号を送信して動作を制御するようになっている。

（操舵モード）
コントローラ２５０は、操舵モード時、ソレノイドバルブ２６４に信号を入力しており、ソレノイドバルブ２６４は、図５に示す状態になって、ダンピングバルブ２６３に高圧のパイロット油を供給する。

ダンピングバルブ２６３は、ソレノイドバルブ２６４から高圧のパイロット油が供給されると、図５に示す状態になる。

ダンピングバルブ２６３が図５に示す状態であるとき、ポンプからの作動油は、スクリーン２６１、逆止弁２６２、サーボバルブ２４０、及び、ダンピングバルブ２６３を介した後、ロータリバルブ２７０を介して、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂの一方に供給され、ロータリバルブ２７１を介して、シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂの一方に供給される。

一方、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂの他方の作動油は、ロータリバルブ２７０を介した後、シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂの他方の作動油は、ロータリバルブ２７１を介した後、ダンピングバルブ２６３、サーボバルブ２４０、及び、バックプレッシャバルブ２６７を介してタンクに排出される。

ここで、アクチュエータ２２０は、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ内の作動油の給排によって、ロッド２２３が矢印２２０ａ又は矢印２２０ｂの方向に伸縮し、アクチュエータ２３０は、シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ内の作動油の給排によって、ロッド２３３が矢印２３０ａ又は矢印２３０ｂの方向に伸縮し、脚柱２１０は、ロッド２２３及びロッド２３３の伸縮によって矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に回転する。

より詳細に説明すると、例えば脚柱２１０が図７に示す中立位置から矢印２１０ａの方向に回転させられる場合、アクチュエータ２２０はシリンダ室２２１ａに作動油が供給されることによって矢印２２０ａの方向に伸長され、アクチュエータ２３０はシリンダ室２３１ｂに作動油が供給されることによって矢印２３０ｂの方向に収縮され、脚柱２１０は中立位置から矢印２１０ａの方向に回転させられる。

次いで、脚柱２１０が図８に示す位置まで回転すると、ロータリバルブ２７１（図５参照）が切り換わって、作動油が供給されるシリンダ室がシリンダ室２３１ｂからシリンダ室２３１ａに切り換わる。したがって、アクチュエータ２２０はシリンダ室２２１ａに作動油が供給されることによって矢印２２０ａの方向に伸長され、アクチュエータ２３０もシリンダ室２３１ａに作動油が供給されることによって矢印２３０ａの方向に伸長され、脚柱２１０は図９に示すように更に矢印２１０ａの方向に回転させられる。

なお、ステアリングアクチュエータシステム２００は、脚柱２１０が中立位置から矢印２１０ｂの方向に回転させられる場合も同様に動作する。

以上のようにして動作するステアリングアクチュエータシステム２００の脚柱２１０の角度、即ち、舵角と、ＬＶＤＴ２２４からコントローラ２５０に入力される信号に基づく値２２４ａ、及び、ＬＶＤＴ２３４からコントローラ２５０に入力される信号に基づく値２３４ａとの関係は例えば図１０のようになる。

図１０において、舵角は、脚柱２１０が中立位置にあるときは０度となり、脚柱２１０が中立位置から矢印２１０ａ側にあるときは０度以上となり、脚柱２１０が中立位置から矢印２１０ａ側にあるときは０度以下となっている。また、値２２４ａ及び値２３４ａは、脚柱２１０が中立位置にあるときは中立設定値として０（Ｖ）になるものと設定されている。したがって、値２２４ａ及び値２３４ａは、脚柱２１０が中立位置にあるときよりもアクチュエータ２２０（アクチュエータ２３０）が伸長したときは正の値になり、脚柱２１０が中立位置にあるときよりもアクチュエータ２２０（アクチュエータ２３０）が収縮したときは負の値になるものと設定されている。

ここで、脚柱２１０が中立位置から矢印２１０ａの方向に回転させられるとき、アクチュエータ２２０は、常にピストン２２２の移動方向が矢印２２０ａの方向で一定であり、アクチュエータ２３０は、途中でピストン２３２の移動方向が矢印２３０ｂの方向から矢印２３０ａの方向に変化する。

したがって、舵角が０度以上の場合、アクチュエータ２２０及び値２２４ａが、それぞれ一定側アクチュエータ及び一定側検出値となり、アクチュエータ２３０及び値２３４ａが、それぞれ変化側アクチュエータ及び変化側検出値となる。

また、脚柱２１０が中立位置から矢印２１０ｂの方向に回転させられるとき、アクチュエータ２２０は、途中でピストン２２２の移動方向が矢印２２０ｂの方向から矢印２２０ａの方向に変化し、アクチュエータ２３０は、常にピストン２３２の移動方向が矢印２３０ａの方向で一定である。

したがって、舵角が０度以下の場合、アクチュエータ２２０及び値２２４ａが、それぞれ変化側アクチュエータ及び変化側検出値となり、アクチュエータ２３０及び値２３４ａが、それぞれ一定側アクチュエータ及び一定側検出値となる。

以上説明したような値２２４ａ及び値２３４ａを受けて、コントローラ２５０では、次のような処理が行われる。

（１）バイアス加算処理
まず、コントローラ２５０は、一定側検出値及び変化側検出値に所定の値（例えば０．１（Ｖ））のバイアスを加算することによって、一定側検出値及び変化側検出値を変更する。

具体的に説明すると、コントローラ２５０は、舵角が０度以上の場合、一定側検出値である値２２４ａと、変化側検出値である値２３４ａとに０．１（Ｖ）のバイアスを加算し、舵角が０度以下の場合、変化側検出値である値２２４ａと、一定側検出値である値２３４ａとに０．１（Ｖ）のバイアスを加算する（図１１参照）。

（２）変化側検出値に対する第１の処理
次いで、コントローラ２５０は、中立設定値が一定側検出値及び変化側検出値の間にあるか否かを判断し、中立設定値が一定側検出値及び変化側検出値の間にある場合、変化側検出値を中立設定値と等しい値に変更する。

具体的に説明すると、コントローラ２５０は、舵角が０度以上の場合、中立設定値（０（Ｖ））が、一定側検出値である値２２４ａ及び変化側検出値である値２３４ａの間にあるか否かを判断し、０（Ｖ）が値２２４ａ及び値２３４ａの間にある場合、値２３４ａを０（Ｖ）に変更し、同様に、舵角が０度以下の場合、中立設定値（０（Ｖ））が、一定側検出値である値２３４ａ及び変化側検出値である値２２４ａの間にあるか否かを判断し、０（Ｖ）が値２３４ａ及び値２２４ａの間にある場合、値２２４ａを０（Ｖ）に変更する（図１２参照）。

（３）変化側検出値に対する第２の処理
次いで、コントローラ２５０は、一定側検出値及び変化側検出値の差の絶対値が所定の値（例えば５（Ｖ））以上の場合、変化側検出値を中立設定値と等しい値に変更する。

具体的に説明すると、コントローラ２５０は、値２２４ａ及び値２３４ａの差である値３０１を求める（図１３参照）。そして、コントローラ２５０は、舵角が０度以上の場合、値３０１の絶対値が５（Ｖ）以上の舵角において、変化側検出値である値２３４ａを中立設定値（０（Ｖ））と等しい０（Ｖ）に変更し、同様に、舵角が０度以下の場合、値３０１の絶対値が５（Ｖ）以上の舵角において、変化側検出値である値２２４ａを中立設定値（０（Ｖ））と等しい０（Ｖ）に変更する（図１４参照）。

（４）サーボバルブの制御処理
最後に、コントローラ２５０は、一定側検出値及び変化側検出値の差に基づいてサーボバルブ２４０の動作を制御する。

具体的に説明すると、コントローラ２５０は、舵角が０度以上の場合に一定側検出値であり、舵角が０度以下の場合に変化側検出値である値２２４ａと、舵角が０度以上の場合に変化側検出値であり、舵角が０度以下の場合に一定側検出値である値２３４ａとの差である値３０２を求める（図１５参照）。そして、コントローラ２５０は、外部から電気信号として入力される操舵信号と、ＬＶＤＴ２２４及びＬＶＤＴ２３４からの信号から求められた値３０２とに基づいて、サーボバルブ２４０に送信する制御信号を算出し、算出した制御信号を送信してサーボバルブ２４０の動作を制御する。
なお、コントローラ２５０は、例えば図１６に示すような構成によって、以上に述べた処理を実現することができる。

図１６において、処理部４０１及び処理部４０２が、以上に述べた「（１）バイアス加算処理」及び「（２）変化側検出値に対する第１の処理」を実現し、計算部４０３、判定部４０４、判定部４０５、選択スイッチ４０６、選択スイッチ４０７及び計算部４０８が、「（３）変化側検出値に対する第２の処理」及び「（４）サーボバルブの制御処理」実現する。

ここで、判定部４０４、判定部４０５、選択スイッチ４０６、選択スイッチ４０７及び計算部４０８について、より詳細に説明する。

判定部４０４は、値３０１が−５（Ｖ）以下のとき選択スイッチ４０６を開いて、処理部４０１を通過した値２２４ａが計算部４０８に出力されないようにし、値３０１が−５（Ｖ）より大きいとき選択スイッチ４０６を閉じて、処理部４０１を通過した値２２４ａが計算部４０８に出力されるようにする。

また、判定部４０５は、値３０１が５（Ｖ）以上のとき選択スイッチ４０７を開いて、処理部４０２を通過した値２３４ａが計算部４０８に出力されないようにし、値３０１が５（Ｖ）未満のとき選択スイッチ４０７を閉じて、処理部４０２を通過した値２３４ａが計算部４０８に出力されるようにする。

したがって、計算部４０８では、値３０１が−５（Ｖ）より大きく５（Ｖ）未満のとき、処理部４０１を通過した値２２４ａと、処理部４０２を通過した値２３４ａとの差である値３０２を演算し、値３０１が５（Ｖ）以上のとき、処理部４０１を通過した値２２４ａをそのまま値３０２とし、値３０１が−５（Ｖ）以下のとき、処理部４０２を通過した値２３４ａの極性反転した値を値３０２とする。

なお、判定部４０４、判定部４０５、選択スイッチ４０６及び選択スイッチ４０７は、値３０１が５（Ｖ）以上の場合、処理部４０１を通過した値２２４ａと、処理部４０２を通過した値２３４ａとの差である値３０２として、処理部４０１を通過した一定側検出値である値２２４ａを選択し、値３０１が−５（Ｖ）以下の場合、処理部４０１を通過した値２２４ａと、処理部４０２を通過した値２３４ａとの差である値３０２として、処理部４０２を通過した一定側検出値である値２３４ａの極性反転した値を選択する選択手段を構成している。

以上述べたように、サーボバルブ２４０がコントローラ２５０によって制御されて動作すると、サーボバルブ２４０によってシリンダ室２２１ａ、シリンダ室２２１ｂ、シリンダ室２３１ａ、及び、シリンダ室２３１ｂ内の作動油の給排が行われる。

したがって、ステアリングアクチュエータシステム２００は、コントローラ２５０に入力される操舵信号に応じて航空機の前輪の方向を矢印２１０ａ又は矢印２１０ｂの方向に変更することができる。

（ダンピングモード）
なお、航空機が、テイクオフ直前のときや、牽引車によって方向を変えられながら運搬されるときなどは、ステアリングアクチュエータシステム２００のコントローラ２５０は、操縦者からダンピングモードに移行するようにダンピングモード移行用の指令信号が入力される。

コントローラ２５０は、ダンピングモード移行用の指令信号が入力されると、ソレノイドバルブ２６４への信号を遮断する。

ソレノイドバルブ２６４は、コントローラ２５０からの信号を遮断されると、図１７に示す状態になって、ダンピングバルブ２６３に低圧のパイロット油を供給する。

ダンピングバルブ２６３は、ソレノイドバルブ２６４から低圧のパイロット油が供給されると、図１７に示す状態になる。

ダンピングバルブ２６３が図１７に示す状態であるとき、ポンプからの作動油は、ダンピングバルブ２６３によって遮断され、シリンダ室２２１ａ及びシリンダ室２２１ｂ内の作動油や、シリンダ室２３１ａ及びシリンダ室２３１ｂ内の作動油は、ダンピングバルブ２６３内のオリフィスを介して互いに連通させられる。

したがって、ステアリングアクチュエータシステム２００は、ダンピングモード時、航空機の前輪の矢印２１０ａ及び矢印２１０ｂ方向の回転にダンピングを掛けることができる。

以上述べたように、ステアリングアクチュエータシステム２００は、航空機に搭載されたときに、操縦者が操舵命令を入力するラダーペダルなど入力装置との間を電線によって接続されて、入力装置から電線を介して電気信号として入力される操舵信号によって制御されることができるので、従来と比較して航空機の重量を小さくすることができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、操舵信号に応じてサーボバルブ１３０の動作を制御するコントローラ２５０を備えているので、コントローラ２５０でのサーボ定数等が変更されることによって、従来と比較して容易に作動特性が調整されることができる。

例えば、ステアリングアクチュエータシステム２００は、操縦者が操舵命令を入力するラダーペダルの入力に対して、航空機の車輪の操舵角度をリニアにできるなどの電気的調整が可能である。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、本実施の形態において、サーボバルブ２４０を収納するマニホールド２８０上にコントローラ２５０を搭載していたので、サーボバルブ２４０及びコントローラ２５０を比較的短い電線で接続することができ、電磁障害を防止することができるが、本発明によれば、コントローラ２５０及びマニホールド２８０を分離してコントローラ２５０及びマニホールド２８０の間を電線で接続する構成であっても良い。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、アクチュエータ２２０及びアクチュエータ２３０から構成される複数のアクチュエータを備えることによって、アクチュエータを１つだけ備える構成と比較して、車輪の操舵角度を大きくすることができ、しかも、一定側検出値に基づいてサーボバルブ２４０の動作を制御することによって、サーボバルブ２４０及びコントローラ２５０から構成される制御回路を１つ備えるだけで、複数のアクチュエータを異なる動作で作動させることができるので、作動が異なる複数のアクチュエータのそれぞれに対して制御回路を１つずつ備える構成と比較して製造コストを低くすることができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、コントローラ２５０が変化側検出値を中立設定値と等しい値に変更した後、一定側検出値及び変化側検出値の差に応じてサーボバルブ２４０の動作を制御するので、脚柱２１０が中立位置を跨いで回転するときでも、コントローラ２５０がサーボバルブ２４０の動作を制御する際に使用する値３０２を連続的に変化させることができ、コントローラ２５０がサーボバルブ２４０の動作を制御する際に使用する値を脚柱２１０が中立位置にあるときを境に不連続的に変化させる構成と比較して、車輪の方向を安定して変更することができる。

なお、ステアリングアクチュエータシステム２００は、本実施形態において、コントローラ２５０が所定の値のバイアスを加算することによって一定側検出値及び変化側検出値を変更する構成を有していたが、本発明によれば、コントローラ２５０は、上述した「（１）バイアス加算処理」を省略するようにしても良い。

但し、コントローラ２５０が上述した「（１）バイアス加算処理」を省略するようにした場合、図１０に示す値２２４ａ及び値２３４ａは、脚柱２１０が中立位置にあるときに実際には０（Ｖ）を下回った場合、上述した「（２）変化側検出値に対する第１の処理」において、図１８に示すようになる。

したがって、コントローラ２５０は、上述した「（３）変化側検出値に対する第２の処理」及び「（４）サーボバルブの制御処理」によって、図１８に示す値２２４ａ及び値２３４ａから、サーボバルブ２４０の動作を制御するときに使用する値として図１９に示す値３０３を求める。

ここで、値３０３は、車輪の方向、即ち、舵角に対して、変化しないデッドバンド３０３ａを有しており、コントローラ２５０は、値３０３を使用すると、値３０３がデッドバンド３０３ａであるときに操舵信号に対してサーボバルブ２４０を制御できなくなる。

しかしながら、ステアリングアクチュエータシステム２００は、コントローラ２５０が所定の値のバイアスを加算することによって一定側検出値及び変化側検出値を変更するので、上述したようなデッドバンドの発生の可能性を減少させることができる。したがって、ステアリングアクチュエータシステム２００は、デッドバンドの発生を防止することができ、車輪の方向を安定して変更することができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、コントローラ２５０が、所定の値のバイアスを加算することによって一定側検出値及び変化側検出値を変更した後、一定側検出値及び変化側検出値の差を求めるので、サーボバルブ２４０の動作を制御する際に使用する値３０２の舵角の変化量に対する変化量を、脚柱２１０が中立位置の近傍、即ち、舵角が０度の近傍（図１５においては舵角が−５度から５度の間）にあるときに、脚柱２１０が中立位置の近傍、即ち、舵角が０度の近傍にないときと比べて大きくすることができる。

したがって、ステアリングアクチュエータシステム２００は、脚柱２１０が中立位置の近傍にあるときに、脚柱２１０が中立位置の近傍にないときと比べて、操縦者から入力される操舵信号に対して脚柱２１０の回転を鈍らせることができ、例えば、航空機の前輪がほぼ機体正面を向いているときに操縦者に航空機の角度を微妙に調整させることができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、一定側検出値及び変化側検出値の差の絶対値が所定の値以上の場合、変化側検出値を中立設定値と等しい値に変更する構成を有していたので、脚柱２１０が中立位置近傍以外にあるときの変化側検出値による影響を防止することができる。

なお、ステアリングアクチュエータシステム２００は、「（１）バイアス加算処理」を実行する前の値２２４ａ及び値２３４ａが図２０に示すような値である場合、即ち、変化側検出値が中立設定値を超えない程度にしか脚柱２１０が回転しない構成である場合、上述した「（３）変化側検出値に対する第２の処理」を省略することができる。

また、ステアリングアクチュエータシステム２００は、本実施の形態において、コントローラ２５０が、値３０１が５（Ｖ）以上のとき、処理部４０１を通過した値２２４ａをそのまま値３０２とし、値３０１が−５（Ｖ）以下のとき、処理部４０２を通過した値２３４ａの極性反転した値を値３０２とする構成であったが、本発明によれば、コントローラ２５０が、値３０１が５（Ｖ）以上のときや、値３０１が−５（Ｖ）以下のときも、処理部４０１を通過した値２２４ａと、処理部４０２を通過した値２３４ａとの差である値３０２を実際に演算する構成であっても良い。

また、値２２４ａ及び値２３４ａは、本実施の形態において、脚柱２１０が中立位置にあるときよりもアクチュエータ２２０（アクチュエータ２３０）が伸長したときは正の値になり、脚柱２１０が中立位置にあるときよりもアクチュエータ２２０（アクチュエータ２３０）が収縮したときは負の値になるものと設定されているが、本発明によれば、ＬＶＤＴ２２４及びＬＶＤＴ２３４から出力される信号に基づいて自由に設定されることができる。

同様に、中立設定値は、本実施の形態において、０（Ｖ）と設定されているが、本発明によれば、脚柱２１０が中立位置にあるときにＬＶＤＴ２２４及びＬＶＤＴ２３４から出力される信号に基づく値であるとして０（Ｖ）以外に設定されても良い。

本発明の第１の実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステムの操舵モードでの油圧回路図である。図１に示すステアリングアクチュエータシステムの構成図である。図１に示すステアリングアクチュエータシステムのダンピングモードでの油圧回路図である。図１に示すステアリングアクチュエータシステムの図２に示す態様とは異なる態様での構成図である。本発明の第２の実施の形態に係るステアリングアクチュエータシステムの操舵モードでの油圧回路図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムの構成図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムのアクチュエータ及び脚柱の動作説明図である。図７に示す状態とは異なる状態での図５に示すステアリングアクチュエータシステムのアクチュエータ及び脚柱の動作説明図である。図７及び図８に示す状態とは異なる状態での図５に示すステアリングアクチュエータシステムのアクチュエータ及び脚柱の動作説明図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムのＬＶＤＴからコントローラに出力された値の一例を示す特性図である。図１０に示す値に「バイアス加算処理」を施して得られた値の特性図である。図１１に示す値に「変化側検出値に対する第１の処理」を施して得られた値の特性図である。図１２に示す値の２種類のＬＶＤＴに対応した値同士の差の特性図である。図１２に示す値に「変化側検出値に対する第２の処理」を施して得られた値の特性図である。図１４に示す値に「サーボバルブの制御処理」を施して得られた値の特性図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムのコントローラの一例を示す構成図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムのダンピングモードでの油圧回路図である。図１０に示す値に「変化側検出値に対する第１の処理」を施して得られた値の一例を示す特性図である。図１８に示す値に「変化側検出値に対する第２の処理」及び「サーボバルブの制御処理」を施して得られた値の特性図である。図５に示すステアリングアクチュエータシステムのＬＶＤＴからコントローラに出力された値の、図１０に示した例とは異なる一例を示す特性図である。

１００ステアリングアクチュエータシステム
１１０脚柱
１２０アクチュエータ
１３０サーボバルブ
１４０コントローラ
１６０マニホールド
２００ステアリングアクチュエータシステム
２１０脚柱
２２０アクチュエータ
２３０アクチュエータ
２４０サーボバルブ
２５０コントローラ
２８０マニホールド
２２４ＬＶＤＴ
２３４ＬＶＤＴ
４０４判定部
４０５判定部）
４０６選択スイッチ
４０７選択スイッチ

Claims

航空機の操向車輪の支柱を回動操作するロッド部を有するピストンと該ピストンを収納するシリンダとによって構成されたアクチュエータと、
給排指令信号に応じて作動し、前記シリンダ内で前記ピストンの両側に形成される一方の流体室及び他方の流体室への作動流体の給排を制御する給排制御バルブと、
パイロット圧により前記一方の流体室及び前記他方の流体室のそれぞれへの作動流体の給排経路の一部を形成する操舵モード位置に操作されるとともに、前記パイロット圧が低下したとき前記一方の流体室及び前記他方の流体室の間を絞り要素を介して連通させるダンピングモード位置に復帰するダンピングバルブと、
パイロット圧供給操作信号によって、前記ダンピングバルブに前記操舵モード位置への切り替えが可能なパイロット圧を供給するパイロット圧供給位置に操作されるとともに、前記パイロット圧供給操作信号が入力されないとき、前記パイロット圧を低下させて前記ダンピングバルブを前記ダンピングモード位置に復帰させるパイロット圧供給バルブと、
前記給排制御バルブの戻りポートに接続され該戻りポートに所定の背圧を付与する背圧付与バルブと、
前記背圧付与バルブ側より前記一方の流体室側が低圧であるときに開弁し、前記給排制御バルブ及び前記ダンピングバルブをバイパスする前記一方の流体室側への作動流体の流れを許容する第１の逆止弁と、
前記背圧付与バルブ側より前記他方の流体室側が低圧であるときに開弁し、前記給排制御バルブ及び前記ダンピングバルブをバイパスする前記他方の流体室側への作動流体の流れを許容する第２の逆止弁と、
前記一方の流体室内の作動流体の圧力が設定圧を超えたとき前記一方の流体室から前記他方の流体室に作動流体をリリーフする第１のリリーフバルブと、
前記他方の流体室内の作動流体の圧力が設定圧を超えたとき前記他方の流体室から前記一方の流体室に作動流体をリリーフする第２のリリーフバルブと、
操舵指令信号を入力したときには、該入力信号に応じて前記給排制御バルブに前記給排指令信号を出力するとともに、前記パイロット圧供給バルブに前記パイロット圧供給操作信号を出力するコントローラと、を備えたステアリングアクチュエータシステム。
前記アクチュエータのシリンダを回動自在に支持する支持体をさらに備え、
該支持体に、前記給排制御バルブ、前記ダンピングバルブ、前記パイロット圧供給バルブ、前記背圧付与バルブ、前記第１の逆止弁、前記第２の逆止弁、前記第１のリリーフバルブ及び前記第２のリリーフバルブが、それぞれ収納されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングアクチュエータシステム。
前記パイロット圧供給バルブが、ダンピングモード選択位置側に復帰するよう付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングアクチュエータシステム。
前記シリンダに対する前記ピストンの伸縮方向変位を検出する変位検出器をさらに備え、
前記コントローラが、前記変位検出手段の検出情報と前記操舵指令信号とに応じた前記給排指令信号を前記給排制御バルブに出力することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のステアリングアクチュエータシステム。