JPH0228517B2 - Kokukyotakinoakuchueetasochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は航空機用、特にヘリコプタ用制御アク
チユエータに関するものであり、特に、「航空機
サーボアクチユエータ装置」を題するカールD.
グリフイスの名前により出願され本出願人に譲渡
された1978年６月２日出願の係属中の米国特許出
願第912165号に記載の一般的特徴を有する直列サ
ーボアクチユエータ、トリムアクチユエータ、人
工感覚アクチユエータおよびこれらの組み合わせ
に対する改良に関するものである。

これまで、新しいまたは改造した航空機装置、
特にヘリコプタにおいて自動安定性増加装置
（SAS）および（または）自動航空制御システム
（AFCS）装置は通常、個々の多くの部品から構
成され、それらの部品は操縦系統の都合の良い位
置にばらばらに配置されていた（添付図面の第１
図に概略を示す）。このような個別部品は、SAS
またはAFCSコンピユータからの電気的コマンド
に従つて長さを増減する制御ロツドの中に通常含
まれる直列サーボアクチユエータ、自動および手
動の制御範囲制限ストツプ、操縦桿位置トランス
ジユーサ、デテントスイツチを有する人工感覚バ
ネ機構、ならびに手動および（または）自動トリ
ムアクチユエータおよびブレーキ機構などを有し
ていた。特にヘリコプタにおいてこのようなアク
チユエータや関連部品を改造するには、その搭載
が非常に困難であり、既存の手動飛行制御装置お
よびリンケージ系統を改造しなければならず非常
にコスト高であり時間がかかつた。これらの作業
は通常各制御軸ごとに行わなければならないの
で、SASおよび（または）AFCSを初めから搭載
したり改造して取りつけたりすることは非常に困
難であり時間がかかるばかりでなく、航空機全体
の重量が増し、特に保守や修理の経費を含めると
その所有者の全体の出種はかなりのものとなつて
いた。

航空機のサーボアクチユエータは一般に並列と
直列の２つの方式があり、両者とも航空機自動制
御技術においてよく知られている。並列アクチユ
エータ方式は通常アクチユエータの動きが操縦翼
面および操縦桿の両方に伝えられる自動操縦アク
チユエータである。並列アクチユエータは航空機
構造部材（機体）にしつかりと固定され、すなわ
ち直接ボルトで固定されているので、従来の直列
アクチユエータの装備に比べて高い振動環境によ
つても悪影響をうけることはない。しかし直列ア
クチユエータは通常航空機構造部材すなわち機体
の本体構造に固定されないで、操縦桿と操縦翼面
の間の制御リンケージまたはプツシユロツド組立
体に結合されている。すなわち、これは浮動ない
し非固定であり、したがつて通常ヘリコプタでは
避け難い高い振動状態に置かれるので非常に悪い
影響を受ける。直列サーボアクチユエータの動き
は操縦桿に伝わることなく、操縦翼面を制御する
が、通常その制御範囲は制限されている。また上
述のように、直列サーボアクチユエータは通常制
御プツシユロツドに組み込まれており、特に改造
したような場合は固有振動数が主ロータにより引
き起こされる局部振動数に一致するおそれがあ
る。

本発明の原理によれば、航空機またはヘリコプ
タの制御要素の安定化および自動制御に対する従
来の直列サーボアクチユエータの問題点がかなり
の程度まで解決される。

特に、本発明はとりわけヘリコプタに適した電
気機械的アクチユエータ装置を含むが、これに限
定されるものではなく、直列サーボアクチユエー
シヨン（シングルまたはデユアル）、トリムサー
ボアクチユエーシヨン、人工感覚、直列サーボ位
置検出、操縦桿位置検出、ならびに手動および自
動制御範囲制限などの多機能を実行し、本装置
（単数または複数）は機体構造にしつかりと固定
されているので、初期の搭載および（または）改
造ならびに保守、サービスおよび修理の搭載作業
を非常に簡単にし、また機体の振動にもほとんど
影響を受けない。

より具体的には、本発明のアクチユエータ装置
は１つまたは２つの一体的なハウジングを有し、
これは航空機構造部材（機体）にボルトで固定さ
れるように構成され、主としてバーリンクや差動
リンク更にサーボリンクにより構成される外部リ
ンケージが操縦士の操縦桿と関連操縦翼面もしく
はスワツシユプレートまたはその出力ブーストア
クチユエータに結合されている。これらの外部リ
ンケージはハウジング内の各要素にも結合され、
それらの動きを変えたり制御したりするので、操
縦翼面および操縦桿の動きも制御される。バーリ
ンクを主たる構成要素とする外部リンケージは操
縦桿に結合され、内部では操縦桿位置センサ、人
工感覚要素、磁気クラツチ、粘性ダンパ組立体お
よび非逆転駆動装置（非逆転ギア列など）を介し
てトリムサーボモータに接続されており、差動リ
ンクとサーボリンクを主たる構成要素とするもう
一方の外部リンケージは操縦翼面（またはブース
トアクチユエータ）に結合され、内部では直列サ
ーボ位置センサ（たとえばシンクロ）、更に非逆
転駆動装置（非逆転ギア列など）を介して単一の
直列サーボモータに、または非逆転駆動装置およ
び差動ギア組を介してデユアルサーボモータに接
続されている。後者の外部リンケージは前者の外
部リンケージと連結リンクにより連結され、操縦
桿から直列サーボアクチユエータに備わる非逆転
駆動装置の機能を利用して操縦翼面を直接操作す
ることができ、また操縦翼面と直列サーボアクチ
ユエータ間に結合されたサーボリンクおよび差動
リンクを介して、直列サーボアクチユエータから
も操縦翼面を操縦することができる。また差動リ
ンクおよびサーボリンクに関連して、特殊な形状
を持つた機械的なストツプブロツクが設けられて
おり、これは直列サーボの制御範囲を所定の値に
制限すると同時に、操縦桿の制御範囲をサーボリ
ンクの位置に関係なく所定の範囲に制限するもの
である。このストツプブロツクはハウジングの外
面に着脱可能に固定することが望ましく、これに
よつて本アクチユエータ装置を装備すべき航空機
においては各航空機により必然的に定まる制御範
囲制限特性に応じてさまざまな所定の形状のスト
ツプブロツクを都合よく設けることができる。

本発明のこれらの応用例ではスペースが許す限
り上述の要素をすべて単一で一体的なハウジング
の中に設けることができる。スペースが許されな
い場合は、直列サーボアクチユエータおよび感
覚／トリムアクチユエータを別々のハウジングの
中に設け、それぞれを別々の位置に配置し、外部
リンケージを連結リンクにより連結すればよい。
また、スペースが許せば後者の２つのハウジング
を一体的に結合して１つのユニツトを形成しても
よい。もちろん２つの外部リンケージを連結リン
クにより連結した各ハウジングは互いに隣接して
あるいは密着して機体に取り付けることもでき
る。

本発明による多機能アクチユエータ装置をヘリ
コプタに搭載した好ましい実施例について説明す
るが、他の種類の航空機に搭載してもよいことは
明らかである。

第１図を参照すると、この図は、SASまたは
AFCS搭載へヘリコプタで通常必要となる個々の
装置の標準的な配置例を示した図で、これらの装
置はすべて別々に取り付けられた装置であつて通
常自動または手動のトリムおよび人工感覚に必要
な装置、すなわちトリムモータおよび感覚バネ１
を備えている。これらに関連して、感覚バネ１の
一端を調節可能に「固定する」磁気ブレーキ２お
よびSASまたはAFCSを制御するデテントスイツ
チ３がある。後者の場合には操縦桿位置センサ４
が必要である。SASまたはAFCSによるスワツシ
ユプレートの自動制御は直列サーボアクチユエー
タ５によつて行われ、これは通常操縦桿６とスワ
ツシユプレートブーストアクチユエータ７を結合
する制御ロツドの中に一体となつて含まれてい
る。典型的な従来技術の装置は本出願人に譲渡さ
れた「同調結合装置」と題するC.R.ストライブリ
ーによつて1978年５月15日に出願された米国特許
出願第906176号に記載されている。少なくとも２
組の制限ストツプ装置が必要であり、１つは操縦
桿コマンドの範囲を制御する手動範囲制限ストツ
プ装置８であり、また１つは自動または直列サー
ボコマンドの範囲を制限するサーボ範囲制限スト
ツプ装置９である。上述の装置は本発明のアクチ
ユエータ装置について説明するときにその動作に
より完全な説明を行う。

第２ａ図および第２ｂ図は本発明による吊下式
アクチユエータ装置の２つの典型的な例を示す。
すなわち、第２ａ図は機体に固定された一体構造
のハウジング１０を示したもので、このハウジン
グ１０は２つの外部リンケージを連結する連結リ
ンク２９を備えている。これはのちに第３図につ
いて詳細に説明する。また第２ｂ図はヘリコプタ
内の比較的離れた位置において機体に固定された
２つの別個のハウジング１０ａおよび１０ｂを示
したもので、これら別個のハウジング１０ａおよ
び１０ｂは連結リンク２９によつて互いに連結さ
れている。これは後に第６図および第７図につい
て詳細に説明する。もちろん、第２ｂ図の２つの
ハウジング１０ａおよび１０ｂは互いにボルトで
固定したりまたは一体に結合することによつて第
２ａ図のハウジング１０を形成したり、または互
いに隣接して機体にボルトで固定するようにして
もよい。

つぎに第３図に参照すると、第２ａ図に示す本
発明の一体構造の多機能アクチユエータ装置の全
体の構成が図示されている。これは全体として
は、取付フランジ１１，…を一体鋳造したハウジ
ング１０を有し、このフランジ１１，…によつて
ハウジング１０は直接、剛性を有する航空機構造
部材１３の適当箇所すなわちドリルで穴をあけた
取付面１２に固定することができる。、この航空
機構造部材は飛行機の基本構体の一部でありしば
しば機体と称する。飛行機内のアクチユエータの
位置は第２ａ図に示すような例では通常、操縦系
統の付近になるように選択される。図示の実施例
では、外部リンケージ１４および１５を有し、一
方の外部リンケージ１４はＵリンク１６などでア
クチユエーシヨン部材１７この例ではヘリコプタ
でもあるので操縦系統プツシユロツドに接続され
ており、これはたとえば第２ａ図に示すヘリコプ
タサイクリツク操縦桿などの操縦制御装置と結合
されている。他方の外部リンケージ１５はＵリン
ク１８などによつてアクチユエーシヨン部材１９
同じくヘリコプタでもあるので操縦系統プツシユ
ロツドに接続され、これは操縦翼面また当業者に
周知のようにサーボブーストアクチユエータに結
合され、サーボブーストアクチユエータは第２ａ
図に示すようにこの操縦翼面を動かす。もちろ
ん、固定翼航空機の場合にはアクチユエーシヨン
部材１７および１９として同等の制御ケーブルが
用いられることが明らかであり、これらの部材は
一般にアクチユエーシヨン部材と称されている。
当然周知のように、ヘリコプタではそのピツチお
よびロール姿勢はサイクリツク操縦桿を操作して
メインロータを傾けることによつて制御し、ヨー
姿勢は「方向舵」ペダルの操作によつてテールロ
ータ（単ロータヘリコプタの場合）の推力を変化
させることによつて制御する。また航空機の垂直
方向の移動はコレクテイブステイツクを操作して
メインロータの推力または揚力を制御することに
よつて制御する。本発明の多機能アクチユエータ
装置はこれらの操縦制御装置のいずれともまたす
べてとも一緒に使用することができる。したがつ
て本明細書では、操縦翼面なる用語の使用はこれ
らのヘリコプタ姿勢制御機構のすべてに関係する
ばかりでなく、固定翼飛行機の操縦翼面にも関係
する。外部リンケージ１４は入力リンケージと称
するが、長いバーリンク２５を有し、その上端は
図にも見られるようにボルト・ナツト締結によつ
てＵリンク１６に枢着されている。本明細書では
この締結もまたピボツト２６と称する。バーリン
グ２５の下端はトリム軸２７に固定されている。
更に詳しく説明すると、バーリング２５の下端は
ハウジング１０の側壁に設けられたベアリング１
０′（第４図参照）より伸びるトリム軸２７の突
出端にスプライン・ピン結合２８によつて固定さ
れている。バーリンク２５の中間点は前後に平行
に配した連結リンク２９の一端が同様のボルト・
ナツト締結によつて枢着されている。これも以下
の説明ではピボツト３０と称する。

つぎに第４図を参照して、突出したトリム軸２
７に関連するハウジング１０内の各要素について
説明するが、ここでは各要素の集合体を感覚／ト
リムアクチユエータ３１と称する。トリム軸２７
はトーシヨンバネ組立体３５の一端に接続されて
いる。このトーシヨンバネ組立体３５は操縦士が
操縦桿を操作すると通常第１図、第２ａ図および
第２ｂ図のブーストアクチユエータを介して操縦
翼面を動かすことにもなるので操縦士に人工の操
縦翼面負荷感覚を与えるようにしたものである。
トーシヨンバネ組立体３５の他方の端部はギア組
３６および磁気クラツチ３７介してトリムモータ
３８に接続することによつて調整可能に固定され
ている。そして本発明によればこのトリムモータ
３８は非逆転ギア列３９を介してトーシヨンバネ
組立体３５の他方の端部を回転させる。したがつ
てクラツチ３７が係合していればトリムモータが
消勢されても、トーシヨンバネ組立体３５には非
逆転ギア列３９を介して反力が与えられる。また
他の例としてはトリムモータ３８とバネの間に非
常に高いギア比を与えてトーシヨンバネ組立体３
５を事実上「固定」してもよい。このようにして
このトーシヨンバネ組立体３５は感覚バネ９５
（第５図参照）に通常一定の基準位置を与える手
段を構成している。ギア組３６は更に粘性ダンパ
組立体４０も駆動するが、その機能は、のちに述
べるようにある動作モードにおいて磁気クラツチ
３７が外れた場合感覚バネ９５が「巻き戻され」
突然なんらかの無制御状態になることを防止する
ことである。トリム軸２７にはまた１対１のアン
チバツクラツシユギア組４１を介してシンクロ４
２および４３などの一対の信号発生器も接続され
ている。これらの機能ものちに説明するが、これ
らのシンクロ４２および４３は操縦桿の位置に比
例した電気信号を発生する。

第３図に戻つて説明すると、もう一方の外部リ
ンケージ１５は操縦翼面に結合されており、した
がつて出力リンケージと称することもあるが、こ
れは前述した外部リンケージ１４、すなわち入力
リンケージより幾分複雑である。本発明によれば
これは特別な形状の差動リンク４５と直列サーボ
リンクもしくは単にサーボリンク４６と呼ばれる
ものを含む。差動リンク４５は特別な形状をして
おり、その下端は開放フレーム部４７となつてお
り、これは中央をくり抜いたパイの線形状として
最もよく表現できる。これは穴が開いた枠をなし
ており、短いサーボリンク４６が差動リンク４５
と同一平面内で回動できるよう開口内に配置され
ている。そして、第３図に示す一体形のハウジン
グ１０においては、両外部リンケージ１４および
１５が実質的に同一平面内にあることが望まし
い。また、開放フレーム部４７から伸びる差動リ
ンク４５の上端４８は図にも示すようにボルト・
ナツト締結により操縦翼面側プツシユロツドを連
結するＵリンク１８に枢着されている。これも前
述同様ピボツト４９と称する。サーボリンク４６
の上端はサーボ軸５０の端部に固定されている。
更に詳しく説明すると、トリム軸２７同様にハウ
ジング１０の同一側壁に第４図、１２″で示すベ
アリングが固定され、そのベアリング１２″より
突出するサーボ軸５０端にサーボリンク４６の上
端がスプラインとピンにより結合５１されてい
る。サーボリンク４６の下端は、二又に分かれ、
ボルト・ナツト締結により差動リンク４５の開放
フレーム部４７の下部中央５３に跨がつて枢着さ
れている。このボルト・ナツト締結もピボツト５
２と称する。また、操縦桿の動きを伝えるため、
バーリンク２５を枢着した連結リンク２９がボル
ト・ナツト締結により差動リンク４５の上のピボ
ツト４９と下のピボツト５２間に枢着されてい
る。この締結もピボツト５４と称する。なおこの
実施例では一対の連結リンク２９間に空間５５が
あるが、この空間５５は、アクチユエータの動作
中に、差動リンク４５の開放フレーム部４７が連
結リンク２９に邪魔されることなく自由に動ける
ようにしたものである。

再び第４図を参照して、サーボ軸５０に関連し
たハウジング１０内の各要素を説明するが、ここ
では各要素の集合体を直列サーボアクチユエータ
５７と称する。そして上記したサーボ軸５０は、
図にも示すようにデユアルサーボモータ６０およ
び６１により駆動されるが、その中間には差動ギ
ア組６２とギア列６３が配されている。一方、デ
ユアルサーボモータ６０および６１にはそれぞれ
タコメータ６０′，６１′が接続され、通常の方法
で直列サーボ系ダンプ信号が発生するようにされ
ている。本発明によれば、デユアルサーボモータ
６０および６１はそれぞれ非逆転ギア列６４およ
び６５を介してサーボ軸５０を駆動する。このよ
うな構成でもあるため、デユアルサーボモータ６
０および６１が停止すると、非逆転ギア列６４お
よび６５がサーボリンク４６の動きを拘束し、差
動リンク４５に対しピボツト５２を定点とした支
点、それも調整可能な支点を与える。これについ
てはのちに説明する。このようにサーボリンク４
６はデユアルサーボモータ６０および６１の動作
による以外は位置をかえることができない。サー
ボ軸５０からは図にも見られるように１対１のア
ンチバツクラツシユギア６６Ａを介して別の信号
発生器すなわちシンクロ６６および６７が接続さ
れている。これらのシンクロ６６および６７は後
述するようにサーボモータ６０および６１を駆動
するサーボ系操縦翼面位置帰還信号を与える。こ
こで注意すべきことは、本発明のアクチユエータ
の直列サーボ機能がデユアルサーボモータ６０お
よび６１によつて与えられ、これは本出願人によ
る多数の米国特許第3504248号に、第40350705号、
第4094481号、ならびに第4159444号および
4162458号などに記載されているように差動ギア
組を介して一体の動作することである。しかし本
発明のアクチユエータは単一サーボモータを用い
るシステムにも同じく適用可能であり、この場合
においても非逆転ギア列を介してサーボ軸５０が
駆動される。

再び第３図、更に第６図および第７図をも参照
して、本発明の特徴的な制限範囲ストツプ装置、
すなわち直列サーボの制御範囲を所定の範囲に制
限すると同時に操縦桿の制御範囲をサーボリンク
の位置に関係なく所定の範囲に制限するストツプ
ブロツク７０について説明する。しかしこの説明
をする前に、第６図および第７図が本発明の他の
実施例を示していることを述べる。同図において
は、第４図に示す感覚／トリムアクチユエータ３
１が別のハウジング１０ｂに収容されており、ま
た直列サーボアクチユエータ５７も別のハウジン
グ１０ａに収容されている。感覚／トリムアクチ
ユエータ３１を収納したハウジング１０ｂおよび
直列サーボアクチユエータ５７を収納したハウジ
ング１０ａは空間がないときは航空機構造部材の
異なつた位置に吊下げることが好ましく、たとえ
ば第２ｂ図に示すように前者は操縦桿の付近に、
そして後者はブーストアクチユエータの付近に配
置することが望ましい。この場合、連結リンク２
９の両端を二又に分けて、一方の端で感覚／トリ
ムアクチユエータ３１のバーリンク２５を枢着
し、他方の端では比較的大きな空間をとつて差動
リンク４５を枢着し、動作中リンク４５の移動を
自由にして第３図に示す連結リンク２９と同じ機
能を持たせることができる。

次いで、本発明に係わるストツプブロツク７０
の範囲制限機構の説明を続けると、２つの範囲制
限があり、一方はデユアルサーボモータ６０，６
１の操縦翼面の変位の範囲を制限して直列サーボ
アクチユエータがなんらかの理由で故障した場合
の操縦翼面の偏差を制限するものであり、他方は
操縦桿によつて制御する場合、直列サーボアクチ
ユエータの位置に無関係に操縦翼面の制御範囲を
特定の航空機特性によつて制限するものである。
本発明の原理によれば、これら両方の制限範囲は
特別に設計したストツプブロツク７０によつて行
われ、これは外部リンケージ１５の下側にサーボ
軸５０に対して横方向に対称的に配置され、適当
な小ネジ７１を用いてハウジング１０の側壁に固
定されている。ストツプブロツク７０は全体を大
まかにみると二段形状に形成され、ハウジング１
０に近い奥の段は後段７２とも称するが、全体と
してサーボリンク４６の二又に分かれた後足７３
を含む平面内に横たわつており、一方前側に見え
る段は前段７４とも称するが、全体として差動リ
ンク４５を含む平面内に横たわつている。ストツ
プブロツク７０の後段７２は全体としてＵ字状の
切欠きを有するように機械加工され、サーボ軸５
０に対して横方向に対称的に間隔をおいて内側ス
トツプ面７５および７６が形成されている。第６
図および第７図に最もよく示すように、橋台状に
形成されたこれら内側ストツプ面７５および７６
はサーボリンク４６が角回転した時サーボリンク
４６の二又になつた後足７３が内側ストツプ面７
５または７６のいずれかにあたることによつて所
定の値すなわち所定の角度に制限する。そして、
二又の後足７３はサーボリンク４６の一部を構成
し、これは差動リンク４５およびサーボリンク４
６の面から突出している。一方、前段７４は全体
としてアーチ状の２つのストツプ面７７および７
８を形成するように機械加工され、これらのスト
ツプ面７７および７８はストツプブロツク７０の
中央で交差しサーボ軸５０に対して対称的にかつ
全体として横方向に伸びている。本発明によれば
これらのストツプ面７７および７８は差動リンク
４５の開放フレーム部４７のサイドアームにある
ストツプ突起７９および８０とそれぞれ共同動作
をする。アーチ状のストツプ面７７，７８は、差
動リンク４５の操縦桿による全体の回転運動がサ
ーボリンク４６の角度方向の回転または位置にか
かわらず所定の一定の値に制限されるような輪郭
を有し、したがつて操縦桿により操縦翼面を操作
する場合、サーボリンク４６の位置にかかわらず
アクチユエータの全動作範囲を所定の範囲に制限
する。本発明によればストツプブロツク７０はハ
ウジング１０に着脱可能に取り付けられているの
で、さまざまなストツプブロツクを機械加工して
取り付ければこの基本アクチユエータを取り付け
るべきさまざまな航空機の異なつた制限範囲の仕
様を満足させることができる。

第８図にはデユアルサーボ技術を採用したヘリ
コプタの自動安定性増加装置（SAS）が示され
ている。これは前掲の各米国特許で詳細に説明し
たように航法コマンド入力を加えれば完全な
AFCSを行うことができる。安定性増加装置の構
成および動作は自動航空制御技術において充分に
確立され周知であるが、その詳細について完全を
期するためには本出願人による米国特許第
4109886号を参照してもよい。また第６図は二重
検出計算チヤネルシステムを示しているが、単一
検出計算チヤネルを用いて単一のコンピユータの
出力を米国特許第4159444号記載のように二重サ
ーボループの間に分けるようにしてもよい。な
お、第８図を説明するにあたつては第３図ないし
第７図に示されている要素と同様のものに同様の
参照符号を付した。引用した米国特許第4109886
号の第１図でブロツク２３と示したSASチヤネ
ルにおけるように、本願第８図のセンサ８５およ
び８６は垂直ジヤイロであつてよく、これからコ
ンピユータ８７および８８の中の適当な高周波抽
出回路を使用して航空機の短周期運動に比例した
信号を抽出する。この信号をシンクロ４２および
４３から出力される適当に整形した操縦桿位置信
号と加算する。次いで、コンピユータ８７および
８８から出力される直列サーボコマンド出力をサ
ーボ増幅器８９および９０に印加すると同時に、
サーボ増幅器８９および９０にシンクロ６６およ
び６７から出力される操縦翼面位置帰還信号とタ
コメータ６０′および６１′から出力される実効翼
面レート信号を加算する。このサーボ増幅器８９
および９０の出力をデユアルサーボモータ６０お
よび６１に供給する。各デユアルサーボモータ６
０，６１は非逆転ギア列６４，６５を介して差動
ギア組６２の入力軸を駆動し、これによりサーボ
軸５０を介してサーボリンク４６の位置決めをす
る。この全動作の詳細は上述の特許、特に第
4109886号および第3504248号に記載されている。
また米国特許第4109886号に記載のように、航法、
長周期姿勢および経路制御と言つた自動操縦
（AFCS）機能も第８図のシステムによつて与え
ることができ、この場合には飛行指示コンピユー
タ９１の出力がコンピユータ８７および８８に与
えられる。これら制御に関する種々の動作モー
ド、たとえばSAS、AFCSと言つたモードの選択
は当業者において一般に知られているモード選択
切替スイツチを用いて操縦士自身が行うことがで
きる。

AFCSモードでは、本発明のアクチユエータを
使用してトリムモータ３８により自動トリムを行
うこともできる。これは、シンクロ６６および６
７の帰還位置信号から求められる直列サーボ偏差
を、長期間、トリムコンピユータ９３でモニタす
ることによつて行う。このような直列サーボ偏差
が所定の期間続くと、トリムコンピユータ９３が
トリムモータ３８を非逆転ギア列３９、通常係合
している磁気クラツチ３７および感覚バネ９５を
介して後述のように駆動する。しかし注意すべき
ことは、AFCSモードで動作中パイロツトが操縦
桿を僅かでも動かすと今述べた自動トリム機能が
失われることである。この機能喪失は第５図およ
び第８図に示すようにして行われる。すなわち、
常時閉のスイツチ９６が感覚バネ９５の内側に配
置され、感覚バネ９５の支持部材でもある一方の
部品９４に固定されている。このスイツチ９６は
バネ付勢された差動プランジヤ９７を有する。そ
して、プランジヤ９７は他方の支持部材すなわち
部品９９上に設けられたカム面９８と共動し、仮
に２つの部品９４，９９間に相対的な回転が起こ
るような力で操縦桿を動かすと、スイツチ９６が
開き（第８図参照）、トリムモータ３８の動作を
停止させる。第８図から明らかなようにこの動作
はAFCSモードだけに有効である。

仮に、デユアルサーボシステムのチヤネルの１
つに障害が発生すると、上述のデユアルサーボ特
許のいずれかに記載のように、障害の発生したチ
ヤネルのデユアルサーボモータ６０，６１やタコ
メータ６０′，６１′更に差動ギア組６２を介して
シンクロ６６，６７に誤つた動作が現れる。この
ような場合、デユアルサーボンシステムの動作を
をモニタするため、各チヤネルのシンクロ６６，
６７およびタコメータ６０′，６１′の出力がモニ
タ１００に加えられ、次いで障害の発生したチヤ
ネルを検出しそのサーボ増幅器を消勢して生きて
いるチヤネルで制御を維持する。第３図に示すデ
ユアルサーボシステムのモニタについては上述の
デユアルサーボシステムの特許、たとえば米国特
許第3504248号または第4094481号に詳細に記載さ
れている。

つぎに本発明の多機能アクチユエータの構成の
詳細な説明を終えるにあたつて、その全機能を次
のモードと関係して説明する。すなわち、人工感
覚および２つの形式の手動トリムを伴つた手動の
み（直前に説明した自動トリム）、直列サーボの
み、および手動と直列サーボの組合わせである。

まず、この多機能アクチユエータ装置が第２ａ
図または第２ｂ図に示すように機体構造に固定さ
れ、外部リンケージ１４および１５がアクチユエ
ーシヨン部材（プツシユロツド）１７によつてサ
イクリツク操縦桿のピツチ軸に接続されアクチユ
エーシヨン部材（プツシユロツド）１９によつて
ピツチ操縦翼面（ロータピツチチルト機構）に接
続されると仮定する。また、SASまたはAFCSの
いずれも動作しておらず、通常の電気的インター
ロツクによつてデユアルサーボモータ６０，６１
が零すなわち中立位置に固定されていると仮定す
る。すなわちサーブリンク４６がハウジング１０
に対して垂直に配置されその下端の中心が第６図
の点線によつて位置を示すように内側ストツプ面
７５および７６の間に位置するとする。操縦士が
ピツチ姿勢の変化を手動で指示したい場合、たと
えばサイクリツク操縦桿を前方に押し倒すことに
よつてアクチユエーシヨン部材（プツシユロツ
ド）１７を左側に第３図、第６図および第７図に
示すように動かしてバーリンク２５を左側に動か
す。後者の動作によつて軸２７が回転し、同時に
連結リンク２９が左側に移動する。サーボリンク
４６の下のピボツト５２はデユアルサーボモータ
６０，６１の非逆転ギア列６４，６５によつて固
定されているので、連結リンク２９は固定された
ピボツト５２回りで差動リンク４５を反時計方向
に回転させ、、操縦桿の動きを操縦翼面を操作す
るアクチユエーシヨン部材（プツシユロツド）１
９に伝える。バーリング２５の回転でトリム軸２
７が回転し、これにともなつて感覚バネ９５を支
持する一方の部品９４を回転させる。他方の部品
９９は通常係合している磁気クラツチ３７および
トリムモータ３８の非逆転ギア列３９によつて固
定されているので操縦士に人工感覚を与える。す
なわちこの感覚バネ９５は操縦翼面の負荷のシミ
ユレーシヨンを与える。手動のみのモードでは操
縦桿の操縦翼面を制御する全体の範囲は差動リン
ク４５の回転を制限することによつて制限され
る。これは上で仮定したコマンドの場合、第７図
に全体に示すように突起８０が特定の形状のスト
ツプ面７８と当接することによつて達成される。

ヘリコプタ操縦制御技術において当業者に周知
のように、手動トリムは２つの基本的な方法で行
うことができる。すなわちその１つは操縦桿の簡
単なトリム押ボタンによるものであり、他方はや
はり操縦桿のいわゆるビーパスイツチによるもの
である。この両トリム技術は当業者に周知であり
また上述の特許4109886号に記載されているので、
このトリム設定スイツチはここでは示されていな
い。しかし本発明の多機能アクチユエータ装置は
これらの技術の片方または両方にトリムアクチユ
エーシヨンを行うことができる。たとえば手動動
作モードのみの場合、航空機がトリム条件外にあ
る、すなわち操縦士が操縦桿に保持力を与え続け
て所望のピツチ姿勢を維持しなければならないと
仮定する。最も単純なトリムモードでは操縦士は
操縦桿のトリム押ボタンを押してクラツチ巻線３
７′によつて磁気クラツチ３７の係合を外し、操
縦桿の保持力を弛め、前にも述べたように外部リ
ンケージ１４および１５によつて操縦翼面の手動
再トリム動作を行う。なお、粘性ダンパ組立体４
０を設けて感覚バネ９５の急激な弛緩を防止し、
好ましくないと予想される操縦桿の急激な反動を
防止する。これより複雑なトリム技術では、操縦
士はビーパスイツチを必要な方向に押して、対応
する駆動電圧をトリムモータ３８に供給し非逆転
ギア列３９を介して通常係合している磁気クラツ
チ３７および感覚バネ９５を駆動し、上に述べた
ように外部リンケージ１４および１５を通して操
縦翼面および操縦桿をトリムする。

本発明の多機能アクチユエータの直列サーボの
みの動作モードを説明するにあたつて、ヘリコプ
タがSASモードで動作中であり、操縦士が操縦
桿によつて手動で操縦できないと仮定する。この
条件ではバーリンク２５および連結リンク２９が
感覚バネ９５および非逆転ギア列３９によつて固
定されたままである。この場合、感覚バネの張力
はブーストアクチユエータへの張力負荷より大き
く、またはブーストアクチユエータを用いないシ
ステムでは操縦翼面負荷より大きい。このような
状態で、外力がヘリコプタのピツチ姿勢を乱した
と仮定する。前述したセンサ８５，８６（第８図
参照）がそのような変化を検出し、対応する信号
をサーボ増幅器８９，９０へ供給し、この増幅器
はつぎにデユアルサーボモータ６０，６１を付勢
して差動ギア組６２を介してサーボリンク４６を
たとえば第６図に示すように反時計方向に回転さ
せる。連結リンク２９のピボツト５４は固定され
ていないので、サーボリンク４６の回転によつて
差動リンク４５が反時計方向に回転し、その結果
操縦翼面側のアクチユエーシヨン部材（プツシユ
ロツド）１９が移動して操縦翼面をこの外乱と反
対の方へ動かす。タコメータ６０′，６１′からの
サーボモータ速度信号およびシンクロ６６，６７
からの位置信号によつてサーボシステム制御ルー
プが通常の方法で安定状態になり閉じる。非逆転
ギア列３９および感覚バネ９５によつてデユアル
サーボモータ６０，６１の動作中操縦桿の動きが
抑えられているので、この多機能アクチユエータ
は周知の直列サーボのように動作することがわか
る。通常直列サーボシステムの制御範囲は飛行安
全のために比較的制限されている。

本発明によればこの制限された範囲はストツプ
ブロツク７０の機械的な内側ストツプ面７５およ
び７６によつて与えられ、この内側ストツプ面は
第６図および第７図に示すようにサーボリンク４
６の二又になつた後足７３と接触する。

上の説明から容易に解るように、本発明の多機
能アクチユエータは同時に動作して操縦翼面の手
動および自動の両方の直列サーボ制御を与える。
これは第７図に示されており、手動の操縦桿が差
動リンク４５の位置を決め、直列サーボが上述の
ようにサーボリンク４６の位置を決めて、これに
よつて操縦翼面側のアクチユエーシヨン部材（プ
ツシユロツド）１９の変位が加算される。第７図
では両方の動きが極限状態で示されており、操縦
翼面のアクチユエーシヨン部材（プツシユロツ
ド）１９の全制限範囲がサーボリンク４６の位置
にかかわらず一定であることを示してる。たとえ
ば第７図に示すように差動リンク４５がその反時
計方向の極限位置にあり、サーボリンク４６もそ
の反時計方向の極限位置にある場合、ここでサー
ボリンク４６がその時計方向の極限位置まで回転
すると仮定する。連結リンク２９のピボツト５４
が固定されているので、サーボリンク４６の時計
方向の回転によつて差動リンク４５がピボツト５
４の回りに回転し、ピボツト４９が僅かに右に動
いてストツプ突起８０がストツプ面７８から離れ
る。したがつてストツプ突起８０が再びストツプ
面７８に当るまで操縦桿を手動で左側に動かすこ
とができるが、操縦桿の全体の最大の制限範囲は
同じに維持されこれを超えることはない。

本願明細書はヘリコプタに理想的に適した多機
能アクチユエータ装置の好ましい実施例について
記載したがこれに限定されることなく、また特に
これは新しい航空機にSASおよびAFCS装置を初
めから装備する場合ならびにそのような装置を既
存の航空機に現存の主要な飛行制御装置をあまり
改造することなく取り付けることに有効である。
またこれは直列サーボアクチユエーシヨン、トリ
ムサーボアクチユエーシヨン、人工感覚、直列サ
ーボ位置検出、操縦桿位置検出、ならびに手動操
縦桿および直列サーボ範囲制限の各機能の組合せ
を提供し、これらの機能はすべて航空機の構造部
材に固定された多機能アクチユエータ装置によつ
て達成され、これによつて高い振動環境において
発生したと思われる多くの問題を解決している。
本発明の好ましい実施例を具体的に説明し図示し
てきたが、ここで開示した基本的な概念の他の実
施例はヘリコプタおよび固定翼飛行制御技術の当
業者には明らかであろう。したがつてここで使用
した用語は限界を規定したものと解すべきではな
く、本発明の広い態様の真の範囲と精神から逸脱
することなく特許請求の範囲内で多くの変更を行
うことができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直列アクチユエータおよび感覚／トリ
ムアクチユエータの標準的な従来技術の搭載なら
びにSASおよび（または）AFCSを備えたヘリコ
プタに通常必要な関係部品を示した概念図、第２
ａ図および第２ｂ図は本発明の吊下式アクチユエ
ータ装置の搭載を示す同様の概念図、第３図は本
発明に係る航空機用多機能アクチユエータ装置の
概観図、第４図は第３図のアクチユエータハウジ
ングの中に含まれるおもな要素を示す斜視図、第
５図は第４図のトーシヨンバネ組立体の詳細を示
す図、第６図および第７図は制限位置にあるアク
チユエータリンケージを示し連結リンクで連結さ
れた２つの別個の吊下式装置を示す詳細図、第８
図は本アクチユエータのさまざまな要素を制御す
る典型的な電気制御システムを示す概略図であ
る。 図面中の主な符号の説明、１０，１０ａ，１０
ｂ……ハウジング、１７，１９……アクチユエー
シヨン部材、２５……バーリンク、２７……トリ
ム軸、２９……連結リンク、３１……感覚／トリ
ムアクチユエータ、３５……トーシヨンバネ組立
体、３７……磁気クラツチ、３８……トリムモー
タ、３９……非逆転ギア列、４５……差動リン
ク、４６……サーボリンク、４７……フレーム
部、５０……サーボ軸、５７……直列サーボアク
チユエータ、６０，６１……デユアルサーボモー
タ、６２……差動ギア組、７０……ストツプブロ
ツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感覚／トリムアクチユエータおよび直列サー
   ボアクチユエータからなる航空機用多機能アクチ
   ユエータ装置において、前記感覚／トリムアクチ
   ユエータをハウジングに収納して航空機の構造部
   材に固定すると同時に感覚／トリムアクチユエー
   タのトリム軸をハウジング外に突出させ、その突
   出端にトリム軸を回動させるバーリンクの一端を
   固定するともにバーリンクの他端を操縦捍の動き
   を伝えるアクチユエーシヨン部材に枢着し、また
   前記同様に直列サーボアクチユエータをハウジン
   グに収納して航空機の構造部材に固定すると同時
   に直列サーボアクチユエータのサーボ軸をハウジ
   ング外に突出させ、その突出端にサーボ軸回りで
   回動するサーボリンクの一端を固定し、かつサー
   ボリンクと同一もしくは平行な平面で回動する差
   動リンクの一端を上記サーボリンクの他端に枢着
   するとともに他端を更に操縦翼面を動かすアクチ
   ユエーシヨン部材に枢着し、かつバーリンクと差
   動リンクの両リンクを連結リンクにより連結し、
   バーリンクの動きを差動リンクに伝えるようにす
   るとともに差動リンクとサーボリンクの動範囲を
   個別に制限するストツプブロツクを直列サーボア
   クチユエータを収納したハウジング側に固定した
   ことを特徴とする航空機用多機能アクチユエータ
   装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の航空機用多機能
   アクチユエータ装置において、前記感覚／トリム
   アクチユエータと直列サーボアクチユエータを収
   納するハウジングを別々に形成し、一方の感覚／
   トリムアクチユエータを収納したハウジングを操
   縦捍近くの航空機構造部材に、他方の直列サーボ
   アクチユエータを収納したハウジングを操縦翼面
   近くの航空機構造部材にそれぞれ固定し、両ハウ
   ジングの間を前記連結リンクにより連結したこと
   を特徴とする航空機用多機能アクチユエータ装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の航空機用多機能
   アクチユエータ装置において、前記感覚／トリム
   アクチユエータと直列サーボアクチユエータを収
   納するハウジングを一体に形成し、そのハウジン
   グを操縦捍近くの航空機構造部材に固定したこと
   を特徴とする航空機用多機能アクチユエータ装
   置。