JPH0276903A

JPH0276903A - サーボアクチュエータ

Info

Publication number: JPH0276903A
Application number: JP63225897A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kamimura; 敏夫神村; Shigeyuki Takagi; 高木　重行
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-16
Also published as: US5007327A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「この発明は、ダンパ機能を有するサーボアクチュエータ
に関する。

Ｌヱ立藍遣従来のサーボ７クチユエータ１は、例えば航空機の可動
翼を駆動するために用いられており、このようなサーボ
アクチュエータ　ｌを含むサーボ回路２としては例えば
第５図に示すようなものが知られている。同図において
、３はノズルフラッパタイプのサーボ弁であり、このサ
ーボ弁３は前記サーボアクチュエータ１のピストン４の
移動を制御する。前記サーボ弁３とサーボアクチュエー
タ　ｌとの間には該サーボアクチュエータ　１の内部の
圧力変化を抑制してサーボ回路２を安定させる安定性補
償機構５が設けられ、この安定性補償機構５は圧力微分
ピストン８と、固定絞り　７と。

リーケージ弁８とから構成されている。そして、このも
のは、サーボ回路２に例えばステップ信号のような急激
に変化する信号が入力されてサーボアクチュエータ　！
内の圧力が急上昇したとき、固定絞り　７の両側に生じ
る圧力差を検出してり一ケージ弁８を解放し、高圧サー
ボ油を低圧側に僅かに逃がしてサーボ回路２の安定を図
るようにしている。

が　　しよ− しかしながら、このようなサーボ回路にあっては開口面
積が一定の固定絞り　７を設けているが、このような固
定絞り　７はその両側に発生する圧力差部と固定絞り　
７の内部を流れる流量Ｑとの関係が非線形である、即ち
圧力差部の１ノ２乗に固定絞り　７の開口面積を乗じた
値と流量Ｑとが比例関係にあるため、前述した入力ステ
ップ信号の値が変化した場合には、振動の減衰性１例え
ばステップ応答曲線の形状が大きく変化し、この結果、
サーボ回路２の動特性が大幅に変化してしまうという問
題点がある。しかも、このようなサーボ回路２はリーケ
ージ弁８を通じて高圧サーボ油を逃がすようにしている
ため、流体ロスが生じるという問題点もある。さらに、
このものは圧力微分ピストン６、固定絞り　７、リーケ
ージ弁８という３（１の部品が必要であるため、構造が
複雑になり、サーボ回路２全体が大型化し高価になると
いう問題点もある。

この発明は、入力信号値が変化した場合にもサーボ回路
の動特性があまり変化せず、しかも流体ロスの発生もな
く、さらに構造が簡単で小型安価なサーボアクチュエー
タを提供することを目的とする。

−め　−゛このような目的は、シリンダとピストンとの間に、サー
ボ油が流入しピストンの移動によってその容積が増減す
る第１室と、第１室から遮断されるとともにサーボ油が
流入出しピストンの移動によってその容積が第１室と逆
に減増する第２室と、第１．第２室から遮断されピスト
ンの移動によってその容積が第１室と同様に増減するダ
ンパ室と、を有し、かつ、前記ピストンに第２室とダン
パ室とを連通ずる通路が設けられたサーボアクチュエー
タにおいて、前記通路に、第２室とダンパ室との間の圧
力差が大きくなるに従い開口面積が増大する絞り弁を設
けることにより解決することができる。

１月今、サーボ回路にステップ信号のような急激に変化する
信号が入力して、例えばサーボアクチュエータの第１室
に大量のサーボ油が流入し。

該サーボアクチュエータのピストンが急速移動を始めた
とする。このとき、前記第１室はサーボ油の流入によっ
て容積が増大し、一方、第２室はこのピストンの移動に
よって第１室とは逆に容積が減少し、また、ダンパ室は
その容積が第１室と同様に増大する。この結果、第２室
内の油は通路を通じてダンパ室内に流入するが、このと
き、該油は絞り弁を通過するため第２室の内圧が上昇し
、第２室とダンパ室との間に圧力差が生じる。そして、
この圧力差がピストンに流体力として作用し、前記ピス
トンの急速移動を抑制する。ここで、通路に設けられた
絞りが開口面積一定のものであると、従来と同様に圧力
差と流量とが非線形の関係、即ち圧力差の１／２乗に前
記一定開口面積を乗じた値と流量とが比例関係となり、
圧力差が大きくなるに従い流量増加が緩やかになるが、
この発明では通路に前記圧力差が大きくなるに従い開口
面積が増大する絞り弁を設けたので、前述した一定開口
面積のものに比較して開口面積が増大した分だけ流量が
増加し、これにより、前記一定開口面積のものより圧力
差と流量との関係が線形（正比例関係）に近くなる。こ
の結果、ピストン速度と減衰力との関係も線形に近付い
て入力信号値が変化してもサーボ回路の動特性はあまり
変化せず、ピストンの移動抑制効果を入力信号値の変化
に拘らずほぼ一定とすることができる。また、ピストン
の移動抑制のために高圧サーボ油を低圧側に逃がす必要
がないため流体ロスの発生もなく、さらにピストンに絞
り弁を設けるだけでよいため、構造が簡単となり回路全
体を小型で安価とすることもできる。

１呈１以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、　１１はサーボ回路に設けられたサー
ボアクチュエータであり、このサーボアクチュエータ１
１は内部に室１３が形成されたシリンダ１２と、このシ
リンダ１２の室１３内に摺動可能に挿入されたピストン
１４とを有する。このピストン１４は前記室１３を一方
側の第１室１５と他方側の第２室１６とに遮断画成する
ピストン部１７と、このピストン部１７に一体形成され
シリンダ１２の一端壁を貫通するロッド部１８とから構
成されている。そして、このサーボアクチュエータ１１
のシリンダ１２は例えば航空機本体に、一方、ロッド部
１８の先端は航空機の可動翼にそれぞれ連結されている
。また、前記シリンダ１２の一端部には第１室１５に連
通ずる流出入ボー）１９が形成され、また、シリンダ１
２の他端部には第２室１６に連通ずる流出入ポート２０
が形成されている。そして、これら流出入ボー）１９．
２０は図示していないサーボ弁に接続され、このサーボ
弁が切換わることでサーボ油はこれら流出入ポート１９
または２０を通じて第１室１５または１Ｂに流出入され
る。そして、このサーボ油の流出入により前記ピストン
１４がシリンダ１２内を軸方向他方または軸方向一方に
移動すると、第１室１５の容積は増減し、このとき、第
２室ＩＢの容積は第１室１５とは逆に減増する。２５は
前記ピストン１４内に形成された空間であり、また、２
８は室１３に収納されるとともにその基端がシリンダ１
２の他端壁に固定されたシリンダ１２の一部を構成する
検出ロンドである。そして、この検出ロッド２Ｂは一端
方向に向かって延びその先端部が空間２５内に挿入され
ている。また、この検出ロッド２６にはピストン１４に
形成された挿入ロッド２７が挿入され、この検出ロッド
２８は該挿入ロッド２７の挿入帰を検出することで現時
点におけるピストン１４の位置を検出し、その検出結果
をフィードバック信号として図示していない加算器に送
る。この加算器は設定信号とこのフィードバック信号と
を加算した後、加算結果を　。

制御信号として前記サーボ弁に送り該サーボ弁を制御す
る。また、前記検出ロッド２Ｂの先端には空間２５の内
面に摺動可能に係合するピストン部２８が形成されてい
る。２８はピストン部１７にポルト３０により固定され
ピストン１４の一部を構成するブロックであり、このブ
ロック２８は前記空間２５の他端開口を閉止する。この
結果、該ブロック２Ｂと前記ピストン部２８との間のピ
ストン１４内には第１、第２室１５．１６から遮断され
たダンパ室３１が形成される。そして、このダンパ室３
１はピストン１４が前述のように軸方向他方または一方
に移動すると、その容積は第１室１５と同様に増減する
。第２図に示すように、前記ブロック２８には、ダンパ
室３１に連通する第１通路３２および第２室！６に連通
ずる第２、第３通路３３．３４からなる通路３５が形成
され、前記第１通路３２と第２、第３通路３３．３４と
の間のブロック２９内には弁室３Ｂが形成されている。

この弁室３６内には中央部に環状溝３７が形成されたス
プール３８が摺動可能に収納され、これにより、前記弁
室３６はスプール３８の一方側に位置する一側室３９と
スプール３８の他方側に位置する他側室４０とに区画さ
れる。また、このスプール３日内には一端が環状溝３７
に、他端が一側室３９に連通する内部路４１が形成され
ている。４２．４３は前記−側室３９および他側室４０
にそれぞれ収納された中立スプリングであり、これらの
中立スプリング４２．４３はスプール３８を他端方向お
よび一端方向へそれぞれ付勢することにより、該スプー
ル３８を中立位置に保持する。そして、このスプール３
８が中立位置に保持されているとき、前記第２通路３３
と環状溝３７の一端部と、また第３通路３４と環状溝３
７の他端部とは等量ａだけアンダーラップしており、こ
の結果、スプール３８が中立位置にあるときおよび中立
位置から距離ａだけ軸・方向に移動する間においては、
絞り弁４４は常に同一面積Ａだけ開口している。しかし
、スプール３８が中立位置から距離ａを超えて移動する
と、絞り弁４４の開口面積は面積Ａを基準として増大し
、その増大量は移動距離に正比例する。前述した弁室３
Ｂ、スプール３８、中立スプリング４２．４３は全体と
して、前記通路３５の途中に設けられた絞り弁４４を構
成し、この絞り弁４４は第２室１６とダンパ室３！との
間の差圧部が所定圧ｐより大きくなってスプール３８が
距離ａを超えて移動したとき、その開口面積がこのスプ
ール３８の移動距離に正比例して増大する。なお、４５
はロッド部１８の先端部に形成された貫通孔である。

次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

今、サーボ回路のサーボ弁にステップ信号のような急激
に変化する信号が入力され、該サーボ弁から例えばサー
ボアクチュエータ１１の第１室１５に大量のサーボ油が
流入し、これによりサーボアクチュエータ１１のピスト
ン１４が他端方向に急速移動を開始したとする。このと
き、前記第１室１５はサーボ油の流入によって容積が増
大し、一方、第２室１６はこのピストン１４の移動によ
って第１室１５とは逆に容積が減少し、また、ダンパ室
３１はピストン１４の移動によって第１室１５と同様に
容積が増大する。この結果、第２室１Ｂ内の油は通路３
５を通じてダンパ室３１内に流入するが、このとき、核
油は通路３５に設けられた絞り弁４４を通過するため、
第２室ＩＢの内圧が上昇し、第２室１６とダンパ室３１
との間にピストン１４の移動速度に応じた圧力差部が生
じる。そして、この圧力差部がピストン１４の他端面に
流体力として作用し、前記ピストン１４の急速移動を抑
制する。ここで、絞り弁４４はそのスプール３８が中立
位置に保持されているとき、第２通路３３と環状溝３７
の一端部とが、また第３通路３４と環状溝３７の他端部
とが等量ａだけそれぞれアンダーラップしているため、
前記圧力差部が零から所定圧ｐまで上昇してスプール３
８が中立位置から距ｆｉａだけ軸方向に離れた位置まで
移動する間は、絞り弁４４の開口面積は第３図に示すよ
うに常に同一の面積Ａである。この結果、圧力差部が所
定圧ｐ以下にあっては、圧力差部と流量Ｑとが非線形の
関係、即ち圧力差部の１／２乗に前記同一開口面積Ａを
乗じた値と流量Ｑとが比例関係となる。これを式で示す
と、Ｑ＝ＡＸｃＸ部局となる、ここで、Ｃは比例定数である。そして。

このように圧力差部が所定圧ｐ以下の小さい間は、前述
した　１／２乗の影響があまりないため、圧力差部と流
量Ｑとは第４図に示すようにほぼ正比例の関係となる（
はぼ線形となる）、一方、圧力差部が所定圧ｐを超える
と、前述した１７２乗の影響が強くなって圧力差部の増
加に対する流量Ｑの増加が緩やかになり、前述した正比
例の関係から大きくずれてくる。しかしながら、この実
施例においては、圧力差部が所定圧ｐを超えると、絞り
弁４４のスプール３８は中立位置から距離ａを超えて移
動するため、その開口面積は第３図に示すように圧力差
部の増大に正比例して増大し、この結果、圧力差部が所
定圧ｐを超えた段階での絞り弁４４の開口面積は、前記
一定値Ａと、圧力差部が所定圧ｐから上昇することによ
り増大した面積Ｂとの合計値となるのである。ここで、
第３図に示す傾斜直線の傾きをｂとすると、前記増大面
積Ｂはこの勾配すに圧力差部を乗じた値となる。したか
って、圧力差部が所定圧ｐを超えた段階での絞り弁４４
を通過する油の流量Ｑは、以下の式で表わされる。

Ｑ−ｃＸ　（Ａ＋Ｂ）Ｘ部局＝　ＯＸ　（Ａ＋　ｂＸ６ｐ）Ｘ枠展＝ｃＸＡＸ６ｐ　　　＋ｃＸｂＸＩ４’局前記式においてＣは比例定数である。ここで、前記式の
右辺の前半を第４図に示すと一点鎖線の曲！ｉＩＴのよ
うになり、右辺の後半を示すと破線の曲線Ｕのようにな
る。そして、このような２本の曲線Ｔ、Ｕを合成したも
のが実際の流量Ｑと圧力差部との関係となるが、ここで
、都に乗じられた定数の値を適宜選択してやれば、第４
図に実線で示すように流量Ｑと圧力差部との関係を線形
に近付けることができる。そして、絞り弁４４を前述の
ように圧力差部が所定圧ｐまでは一定開口面積Ａであり
、所定圧ｐを超えると開口面積が圧力差部に正比例して
増大するようにしてやれば、流量Ｑと圧力差部との関係
を容易に線形に近付けることができる。この結果、ピス
トン１４の移動速度と減衰力との関係も線形に近付いて
入力信号値が変化してもサーボ回路の動特性があまり変
化しなくなり、ピストン！４の移動抑制効果を入力信号
値の変化に拘らずほぼ一定とすることができる。また、
この実施例においては、ピストン１４の移動抑制のため
に高圧サーボ油を低圧側に逃がす必要がないため流体ロ
スの発生もなく、さらにピストン１４に絞り弁４４を設
けるだけでよいため、構造が簡単となり回路全体を小型
で安価とすることもできる。

また、前述とは逆にサーボ弁からサーボアクチュエータ
１１の第２室１６に大量のサーボ油が流入し、これによ
りサーボアクチュエータ１１のピストン１４が一端方向
に急速移動を開始した場合も前述と同様に機能し、その
急速移動が抑制される。

なお、前述の実施例においては、絞り弁として圧力差部
が所定圧ｐまでは一定開口面積Ａであり、所定圧ｐを超
えると開口面積が圧力差部に正比例して増大するような
弁を用いたが、この発明においては、圧力差部が零のと
きはゼロラップで開口面積が零であり、圧力差部が大き
くなった場合には、流量Ｑと該圧力差りとが正比例関係
（線形の関係）になるよう開口面積が増大する弁を用い
てもよい、この場合には、例えば絞り弁のスプールの周
面にその開口面積が軸方向中央に向かうに従い増大する
切欠きを形成すればよい、また、前述の実施例において
は、ピストンＨに空間２５を形成するとともに、該空間
２５内にピストン部２８を有する検出ロッド２Ｂを挿入
し、さらに、空間２５の開口をブロック２８によって閉
止してダンパ室３１を形成したが、この発明においては
、ピストン内に前記空間２５と同様の空間を形成すると
ともに、該空間に摺動可能に挿入される中空内筒をシリ
ンダの他端壁に固定し、この中空内筒内を第１室に、ピ
ストンのピストン部より一方側を第２室に、ピストン部
より他方側をダンパ室にし、前記ピストン部に形成され
た通路に絞り弁を設けるようにしてもよい。

魚に丸呈以上説明したように、この発明によれば、入力信号値が
変化した場合でもサーボ回路の動特性をほぼ一定とする
ことができる。また、流体ロスの発生もなく、さらに構
造が簡単で小型、安価とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す正面断面図、第２図
は絞り弁近傍の正面断面図、第３図は圧力差部と絞り弁
の開口面積との関係を示すグラフ、第４図は圧力差部と
流量Ｑとの関係を示すグラフ、第５図はζ来のサーボ回
路を示す一部が記号で表された概略断面図である。１１・・・サーボアクチュエータ１２・・・シリンダ　　　１４・・・ピストン１５・・
・第１室　　　　１８・・・第２室３１・・・ダンパ室
　　　３５・・・通路４４・・・絞り弁特許出願人　−帝人製機株式会社代理人　　弁理士　　多　１）敏　雄第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

シリンダとピストンとの間に、サーボ油が流入しピスト
ンの移動によってその容積が増減する第１室と、第１室
から遮断されるとともにサーボ油が流入出しピストンの
移動によってその容積が第１室と逆に減増する第２室と
、第１、第２室から遮断されピストンの移動によってそ
の容積が第１室と同様に増減するダンパ室と、を有し、
かつ、前記ピストンに第２室とダンパ室とを連通する通
路が設けられたサーボアクチュエータにおいて、前記通
路に、第２室とダンパ室との間の圧力差が大きくなるに
従い開口面積が増大する絞り弁を設けたことを特徴とす
るサーボアクチュエータ。