JPS62261596A

JPS62261596A - 乗物の操向可能な前輪に対するサ−ボ・コントロ−ル装置

Info

Publication number: JPS62261596A
Application number: JP62106505A
Authority: JP
Inventors: ジョゼ−レイモン・ゴイコエシア
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1987-11-13
Also published as: DE3763392D1; FR2598134B1; FR2598134A1; CA1297088C; US4748392A; EP0245158B1; EP0245158A1

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】発明の背景この発明は、乗物の操向可能な前輪に対するサーボ・コ
ントロール装置に関するものであり、特に、地上を移動
する航空機の操向可能なノーズ・ギアに対するサーボ・
コントロール装置に関するものである。

ある所与の範囲内の乗物の速度の値において、その操向
可能なホイールは１組の合成した動きに追従し、その結
果として前記操向可能なホイールが移動するようになる
ことは知られている。

この現象は、一般的には”シミー”なる用語をもって指
称されるものであり、前記乗物を所望の経路に沿って操
向するときの有効性および精度について悪影響をもたら
すものである。

史に、サーボ書コントロール装置のコントロール・デバ
イスは、その極端な閉ループ構造のために、前記の現象
に対して不安定であることが知られている。

そのため、航空機に対する場合のように、乗物の操向可
能な前輪がサーボ・コントロール装置によってコントロ
ールされろときには、シミーによる効果および対応する
コントロール・デバイスの不安定性の組合せにより、乗
物の経路をコントロールすることは不可能になる。かく
して、地上を移動する航空機が、着陸または離陸の間の
タク７ング経路から逸脱するようにされろ。このように
タクシング経路を逸脱するということは、航空機の破壊
をもたらすものであり、また、言うまでもないことであ
るが、前記航空機の乗客および乗務員が負傷したり、致
命的な結果を生じたりする可能性がある。

大刀の場合には、航空機の操向可能なノーズ・ギアに対
するサーボ・コントロール装置は電動・油圧形式のもの
である。このような装置において、開口ディストリビュ
ータによるスライド・パルプを有する油圧ジセツキを用
いることにより、上記の欠点を克服しようとする試みが
既に行われてへた。しかしながら、このような解決策は
不満足なものである。その理由は、この踏決策はノーズ
・ギアの小さい不平衡に対応するシミーによる動きに対
処することだけを可能にするものであって、例えば、前
記車輪のタイヤ・ストリップの場合のような、相当に大
きい不平衡が生じるときには全く不充分であるからであ
る。これに加えて、サーボ・コントロールの時定数を増
大させることにより、操向操作の精度は相当に減退する
ものであって、このことは、航空機の運行がオート・パ
イロットによってコントロールされているときには特に
不利なことである。

この発明の目的は、これらの欠点を克服することにあり
、また、精度が高く、安定性があり、また、シミーには
鋭敏ではないような、乗物の操向可能な前輪に対するサ
ーボ・コントロール装置を提供することにあるものであ
る。

発明の概要このような目的のために、この発明によれば、次のよう
なサーボ・コントロール装置が提供される。即ち、乗物
の操向可能な前輪またはノーズ・ギアに対するサーボ・
コントロール装置において、少なくとも１個の車輪を有
する前記ノーズ・ギアの少なくとも下方部分はその長手
方向の軸の周囲で回転するようにされるものであって：前記ノーズ・ギアの前記下方部分に対する所望の方向を
表わす電気的指令を発生させるための手段；前記ノーズ・ギアの前記下方部分を回転させるための付
勢手段；前記付勢手段をコントロールするための手段；前記ノー
ズ・ギアの前記下方部分の実際の方向を検知して、前記
実際の方向を表わす電気信号を発生させるための手段；
および前記信号を前記指令から減算し、得られた差を前記コン
トロール手段に供給して、前記付勢手段を通して前記ギ
アの前記下方部分を対応して回転させるための手段；が含まれており、ハイ・パス・フィルタを含み、このノ１イ・パス・フィ
ルタの入力で、その長手方向の軸の周囲での、前記ノー
ズ・ギアの前記下方部分が追従されるような、振動を表
わす部分を少なくとも含んでいる信号を受入れるように
されており、また、当該ハイ・パス・フィルタの出力は
、前記ハイ・パス・フィルタの出力信号を、前記指令と
該実際の方向を表わす前記信号との間の差から減算する
ためのデバイスに結合されていること；および前記ハイ・パス・フィルタのパス・バンドは、ギアの前
記下方部分について、その長手方向の軸の周囲での自然
振動周波数をカバーするようにされていること；を特徴としているものである。

かくして、この発明によれば、高周波数で大振幅のシミ
ーは、前記サーボ・コントロール装置のエラー信号から
除去される。また、該装置の（高周波数における）動的
応答が、その精度を損なうことなしに改善される。そし
て、精度、安定性およびシミーを逆説的に含んでいる問
題点に対する解決策がもたらされる。更に、大振幅の変
動が少なくとも部分的に抑制されて、少なくとも６　ｄ
Ｂ　のゲイン・マージンを保持して安定なサーボ・コン
トロールをしながら、該サーボ・コントロール装置の自
然周波数に応答する速度の値の周辺での乗物の速度範囲
を向上するようにされる。

操向可能なノーズ・ギアの、このような下方部分の自然
周波数は、この下方部分およびその質量に対してコント
ロール手段が賦課する回転ステイフネスに関連するもの
であることが知られている。より正確に言えば、この自
然周波数に対応する詠動の２乗が、このようなステイフ
ネスと質量との比に等しいものである。

例えは、ノーズ・ギアの下方部分の自然周波数が１６Ｈ
ｚ　　である場合においては、ノ・イ會パス・フィルタ
のカット・オフ周波数としテ８　Ｈｚ程度の値が選択さ
れる。かくして、ノ・イヤバス・フィルタは８　Ｈ２よ
りも高い周波数を通すこととなって、このような周波数
はサーボ・コントロールのエラー信号から除去される。

第１の実施例においては、ハイ−パス・フイＩレタの入
力は、前記指令と前方ギアの下方部分の前記実際の方向
を表わす前記信号との間の全ての差を受入れろようにさ
れる。その伝送特性のために、ハイ拳ハス・フィルタは
、そのカット・オフ周波数よりも低い周波数に対する修
正の導入をしない。これに対して、そのカット・オフ周
波数より高い全ての周波数を、サーボ・コントロールの
エラー信号力・ら除去するようにされる。

変形された構成のものであって、前記付勢手段に少なく
とも１個のダブル動作ジヤツキが含まれている場合に関
連しているものにおいて、前記装置に含まれているもの
は、前記ジヤツキの２１１ｉ！ｔｌのチャンバの間の圧
力差を連続的に検知するための手段であって、前記圧力
差は前記ノ・イ・パス９フイルタの入力に印加されるも
のである。この圧力差の変動が、操向可能なギアの前記
下方部分が追従される振動を表わしているものであるこ
とは明らかである。

好適実施例の説明第１図において概略的に示されているサーボ・コントロ
ール装置は、航空機（図示されない）のステアリング・
ギア１の操向をコントロールすることを意図するもので
ある。このために、ステアリング・ギア１にはギア支柱
２が設けられていて、航空機の残りの部分および前記ノ
ーズ・ギアに関して、縦軸２−２の周囲で回転するよう
にされている。前記ノーズ・ギアのタイプは、例えば、
その下部に２個で１組のホイール３が設けられていて、
ギア支柱２に直交したダブル・アクセル４の周囲で回転
するようにされている。縦軸Ｚ−Ｚの周囲でのギア支柱
２０回転は付勢手段５を通してなされる。この付勢手段
５は、例えは油圧ジヤツキであって、流体源６からの加
圧流体を受入れるようにされており、サーボ・パルプ７
を通して電気的コントロール部８に結合するようにされ
ている。

パイロット（または副パイロット）によって使用される
ハンド・ホイール９は、例えはレオスタット式の発電機
１０に関連されている。この発電機１０は、その出力１
１において、前記ハンド・ホイール９の任意の方向に対
応し、また、縦軸ｚ−Ｚの周囲でノーズ・ギア１の下方
部分２．Ｓ、４に対する所望の方向を表わす電気的指令
を発生させることができるものである。

また、ロジック会コンピュータには、一方においては、
パイロット（または副パイロット）の位置にあるラダー
・バー１６からの、および、オート・パイロット装置１
４からの運行コントロール指令を受入れる。ラダー（舵
取り）をコントロールするためにパイロットがラダー参
バー１３を付勢するとき、または、オー）−パイロット
装置１３が航空機を地上で誘導するときには、電気的な
操向コントロール指令がロジック・コンピュータ１２の
出力に現われる。

出力１１および１５に現われた２個の指令は加算部１６
において加算され、その結果としての指令Ｘは、差動増
幅器１８の正極性人力１７に印加される。

更に、差動増幅器１８の負極性人力１９には、ギア支柱
２上に設けられたセンサ２０からの電気信号が印加され
る。このセンサ２０は、縦軸Ｚ−Ｚの周囲でのノーズ・
ギア１の下方部分２゜６．４の実際の瞬時的な方向を指
示することかできるものである。

その結果として、差動増幅器１８の出力２１には、下記
のようなコントロール信号（またはエラー信号）が現わ
れる。

ｅ＝Ｇ（ｘ−ｙ）こ〜に、Ｇは差動増幅器１８のゲインである。

この発明によれば、コントロール信号ｅは、修正デバイ
ス２２に加えられて、修正信号ｅ１が形成される。この
修正信号ｅ１は、サーボ・パルプ７の電気的コントロー
ル部８における入力２３に加えられる。

この発明の主題をなす修正デバイス２２について詳述す
るのに先立ち、要素１ないし２１だけで形成された装置
の動作について説明する。

このように形成された装置において、差動増幅器１８の
出力２１に現われたコントロール信号は、サーボ・パル
プ７のための電気的コントロール部８の入力２６に対し
て直接的に印加される。

要素１ないし２１からなるこのような装置においては、
それ自体は知られているやり方で次のような動作がなさ
れる。即ち、ギア１を所望のイ直Ｘに向けて方向づける
ためのサーボ・コントロールがなされる。こ〜で、値Ｘ
は固定または可変のものであって、縦軸２−２の周囲で
前記ギア１の下方部分２，３．４の振動の結果として生
じるものである。そして、前記振動は、前記値Ｘに対応
する位置の各々の側において、ある一方の側に、次いで
、付勢手段５の他方の側に、交番的に動作されるもので
ある。その結果として、信号ｙは交番的に変化すること
になる。

したがって、コントロール信号ｅは、それ自体で変化す
るものである。更に、この操作の方法は、このようなタ
イプのサーボ・コントロール装置の原理に同有りもので
ある。このことにより、サーボ・コントロールの安定性
および／または精度に関するー”　ｊ’、困難性を生じ
ることになる。このようなことは、ホイール３が地上を
移動していて、縦軸２−２の周囲での強制振動が誘導さ
れないときにもいえることである。

いま、ホイール３が地上で回転しているために、ギア１
の下方部分２，５．４が、例えば、シミー現象が現われ
た結果としての強制振動を受けたときには、センサ２２
における周波数および振幅は、これらの強制振動を考え
に入れてとられることになる。その結果、交番信号ｙは
大振幅および高周波数を有するものとされて、サーボ・
パルプ７に対するコントロール信号ｅが変動を受けて、
その操作上の慣性を考えに入れて、前記強制振動を補償
するために、付勢手段５がギア支柱２上で急速に動作す
ることがないようにされる。サーボ・コントロールは、
こＮでは機能しておらず、航空機の移動経路からのずれ
は、部材９または１３を用い゛Ｃパイロットによってな
されるか、または、オート・パイロット装置１４によっ
て所望の行為がなされる。

七の結果としてターン゛−ノオフがなされる。

゛これらの強制振動が事故の原因となる程に大きくない
場合であっても、それらは面倒なものであり、また、危
険なものであって、特に、航空機の前方部分に配置され
ている無線機器または航法機器に関する限りは、振動に
よる離陸の断や損傷の原因になりうるものである。

これらの強制振動は、本質的には、地上を移動している
ホイール乙の不平衡に由来するものであるから、その周
波数は航空機の移動速度に関連している。また、その振
幅が依存するものは、ギア１の回転可能な下方部分２　
、ｔ　５　、４の全体的な質量、および、前記ギア１の
残りの部分に関する回転可能な組立体２，５．４につい
ての回転剛性である・より正確に、回転可能な組立体２，３．４の態様が数学
的に解析されるときには、それ自体は知られている方法
によって、次のような規定がなされる。即ち、前記回転
可能な組立体２゜３．４は自然振動周波数を有していて
、その詠勤Ｗは、前記ギア１の残りの部分に関する回転
可能な組立体２，５．４に対して付勢手段５が与える油
圧スティフネスＲと、この回転可能な組立体の質量Ｍと
の間の比の平方根に等しいものである。かくして、以下
の式が成立する。

ｗ＝（）また、このスティフネスＨについても、それ自体は知ら
れている方法によって、以下の式から算出することがで
きる。

Ｒ＝− ■ こ〜で、Ｂ：流体源６によって付勢手段（ジヤツキ）５に対して
伝送される油圧流体の圧縮係数、Ｓ：付勢手段５の断面
領域、 ■：付勢手段５に収容された油圧流体の全体積。

経験および計算によって示されることは、ステアリング
・ギア１０回転可能な組立体２，３゜４に加わる強制振
動の振幅が最大になるのは、前記強制振動の周波数が前
記回転可能な組立体２．３．４の自然周波数に等しいと
きであるということである。即ち、航空機の速度が、前
記自然周波数に等しいｍｌ取１’を篭へ々周波数を、前
記振動に対して与えるような値になるときである。

この発明による修正デバイス２２は、これらの欠点を克
服することを意図するものであって、前記回転可能な組
立体２．Ｓ、４の自然周波数に対応する前記速度の間の
強制振動の振幅を、排除することはないにしても、著し
く減少するようにされたものである。

第２図に示されている修正デバイス２２の実施例におい
ては、ハイ・パス・フィルタ２４が設けられていて、そ
の入力は（２５において）差動増幅器１８の出力２１に
結合され、また、その出力は減算部２６の負極性入力に
結合されている。減算部２６の正極性入力は点２５Ｖこ
結合され、また、この減算部２６の出力はサーボ・パル
プ７に対する電気的コントロール部８の入力２３に結°
′谷されている。かくして、ハイ・パスのフィルタ２４
は結合部分２１−２３に対して並列に設けられて、コン
トロール信号ｅを受入れるようにされている。そのカッ
）−オフ周波数は、組立体２，５．４の自然周波数より
も低い値において選択されている。

かくして、このカット・オフ周波数よりも低い周波数に
対しては、ハイｅパス９フィルタ２４はカット参オフ手
段として作用して、減算部２６への信号の供給を行わな
い。したがって、サーボ拳バルブ７に対する電気的コン
トロール部８の入力２３における信号ｅ１は、差動増幅
器１８の出力２１におけるコントロール信号（またはエ
ラー信号）ｅと等しいことになる。

他方、そのカット・オフ周波数よりも高い信号ｅの全て
の周波数については、ハイ・パス・フィルタ２４は可能
化されて、その高周波分は、減算部２６において、信号
ｅから減算されることになる。このようにして、信号ｅ
から高周波分が除去されたものが、修正信号ｅ１にされ
ることになる。

かくして、シミーの発生に拘らず、ホイール６はサーボ
・コントロール装置により効果的に誘導されて、前記シ
ミーによる影響を排除するようにされる。

第３図に示されているものは、この発明を実施するため
に使用することのできる、航空機に対するステアリング
・ギア１の例示図である。

ステアリング・ギア１には、航空機の掻断軸Ｚ−２の周
囲を回転するようにされたフレーム２７が設けられてい
る。このフレーム２７の回転可能な範囲は、前記ギアが
航空機のホイール壁部の内側に収容されている後退部（
図示されない）と、前記ギア１がその収容部から出てく
る突出部（図示されない）との間である。また、ホイー
ル３は地上で支承されており、軸Ｚ−Ｚは例えば垂直に
されている。ギア１は、前記位置の一方から他方まで、
ジヤツキ２８によって通るようにされる。このジヤツキ
２８は、その端部の一方は航空機の構造体に対して、ま
た、他方の端部はフレーム２７に対して回転可能に搭載
されている。

ギア支柱２は、フレーム２７に関して縦軸２−２の周囲
で回転するように搭載されている。

このギア支柱２に含まれているものは、フレーム２７に
結合され、方向センサ２ｏを組込んでいる長手方向に硬
質のチューブ２−１、および、その−刃側は回転可能な
チューブ２−１に結合され、他方側はダブル・アクセル
４および２個のホイール３に結合されている弾性的に長
さが変化するチューブ２−２である。ギア支柱２０部分
２−１および２−２は、コンパス・レッグ２９によって
一緒に結合されている。

付勢手段（ジヤツキ）５は回転フレーム２７とチューブ
２−１との間に介挿されている。第４図の概略的断面図
において認められるように、このジヤツキ５に含まれて
いるものは、２個の基本的なダブル動作ジヤツキ３ｏお
よび３１である。各ジヤツキ３０または３１に含まれて
いるものは、その内部に浮動ピストン３３が収容されて
いるシリンダ３２である。この浮動ピストン３５により
、前記シリンダ３２内で、２個の端部チャンバ３４およ
び３５が規定される。

チャンバ３４は結合部３６によって加圧流体源６に結合
されている。同様にして、チャンバ６５は結合部３７に
よって前記流体源６に結合されている。

各ピストン３３に含まれているラック部３８はリング・
ギア６９と係合されている。このリング・ギア３９はギ
ア支柱２と同ｔ＋ｑｎであって、これと噛合うようにさ
れている。ジヤツキ３゜および６１は、前記ギア支柱２
の各々の側において、互いに並列になるように配置され
ており、また、それらが協同して前記ギア支柱２を同一
方向に回転させようとするときには、それらのピストン
が互いに反対方間に動くようにされ′Ｃいる。かくして
、２個のジヤツキ３ｏおよび３１のチャンバ３４は、ギ
ア支柱２に関して、その直径方向で互いに対向するよう
にされており、加圧流体の供給および排出が同時になさ
れる。

２個のチャンバ３４の中の少なくとも１個（（は圧力セ
ンサ４０が設けられている。この圧力センサ４０は、チ
ャン六６４内の液体の圧力を伝達することができる。同
様に、ジヤツキ３０゜３１０少なくとも１個のチャンバ
３５であって、対応のチャンバ３４に圧力センサ４０が
設けられているものには、流体の圧力を計測するための
圧力センサ４１が配置されている。かくして、ｉｇ５図
に示されているように、関係のあるセンサ４０および４
１の出力を減算器４２に結合させることにより、ジヤツ
キ５０，３１の少なくとも１１固のチャンバ３４および
３５をそれぞれに支配する圧力の差Δかを、前記減算器
４２によって検知することができる。

この圧力差Δｐの変動は、組立体２，３．４が縦軸２−
２の周囲で受ける振動を表わしていることは容易に理解
されよう。

かくして、第５図に示されている修正デバイス２２の実
施例においては、ハイ・バス・フィルタ４６はその入力
において信号△ｐを受入れる。ハイ・バス・フィルタ４
３の出力は減算部４４の負極性入力に結合されている。

減算部４４の正極性入力は差動増幅器１８の出力２１に
結合されており、また、減算部４４の出力はサーボ−パ
ルプ７に対する電気的コントロール部８０入力２３に結
合されている。

かくして、信号△ｐの周波数（組立体、２，６゜４の振
動を表わす）がフィルタ４３０力ツト参オフ周波数を超
えたときには、この信号△ｐが信号ｅから減算されて、
修正信号ｅ１としてサーボバルブに対して伝達される。

したがって、この信号ｅ１は、高い混乱周波数から解放
されている。そのために、得られた結果は第２図におけ
るデバイスによって得られた結果と同様である。

より好適には、ハイ・バス・フィルタ２４゜４３のラプ
ラス形式の伝達関数は下記のように表わされる。

こ＼に、ｋ：定数、Ｔ：時定数、ｐニラプラス変数。

定数ｋを適当に選択することにより、エラー信号ｅに対
してなされた修正による調整がなされて、コントロール
信号ｅ１が得られることが注意される。

例えば、第２図に示されているデバイスにおいて、ｋが
２に等しく選択されたときには、デバイス２３の伝達関
数は下記に等しくなる。

＋　　Ｔｌ）＋＋Ｔｐその理由は、たからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるサーボ・コントロール装置の
一実施例のブロック図、第２図は、この発明における修
正手段の一例示図、第３図は、航空機の操向可能なノー
ズ・ギアの斜視図、第４図は、第３図におけるノーズ・
ギアを回転させるための油圧付勢手段の例示図であって
、前記第６図において線ＩＶ　−ＩＶで切られた概略的
断面図、第５図は、この発明における修正手段の変形例
示図であって、第６図におけるノーズ・ギアおよび第４
図における付勢手段と関連して示されているものである
。１はステアリング・ギア、２はギア支柱、３はホイール
、４はダブル・アクセル、５は付勢手段（ジヤツキ）、
６は流体源、７はサーボ・パル７’、８は’４気的コン
トロール部、９はハンド・ホイール、１０は発電機、１
２はロジック働コンピュータ、１５はラダー・バー、ｊ
４＋’１オート・パイロット装置、１６は加算部、１８
は差動増幅器、２０はセンサ、２２は修正デバイス。なお、各図面において同一の符号が付されているものは
同一または類似のものを指すものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乗物の操向可能な前輪またはノーズ・ギアに対す
るサーボ・コントロール装置において、少なくとも１個
の車輪を有する前記ノーズ・ギアの少なくとも下方部分
はその長手方向の軸の周囲で回転するようにされるもの
であつて；前記ノーズ・ギアの前記下方部分に対する所望の方向を
表わす電気的指令を発生させるための手段；前記ノーズ・ギアの前記下方部分を回転させるための付
勢手段；前記付勢手段をコントロールするための手段；前記ノーズ・ギアの前記下方部分の実際の方向を検知し
て、前記実際の方向を表わす電気信号を発生させるため
の手段；および前記信号を前記指令から減算し、得られた差を前記コン
トロール手段に供給して、前記付勢手段を通して前記ギ
アの前記下方部分を対応して回転させるための手段；が含まれており、更に設けられているハイ・パス・フィルタの入力で、そ
の長手方向の軸の周囲での、前記ノーズ・ギアの前記下
方部分が追従されるような、振動を表わす部分を少なく
とも含んでいる信号を受入れるようにされており、また
、当該ハイ・パス・フィルタの出力は、前記ハイ・パス
・フィルタの出力信号を、前記指令と該実際の方向を表
わす前記信号との間の差から減算するためのデバイスに
結合されており；および前記ハイ・パス・フィルタのパス・バンドは、ギアの前
記下方部分について、その長手方向の軸の周囲での自然
振動周波数をカバーするようにされている；サーボ・コントロール装置。
（２）前記ハイ・パス・フィルタの入力は、前記差動手
段によつて伝達される前記差の全てを受入れるようにさ
れている特許請求の範囲第１項記載のサーボ・コントロ
ール装置。
（３）前記付勢手段は少なくとも１個のダブル動作ジャ
ッキを含み、更に、前記ジャッキの２個のチャンバの間
の圧力差を前記ハイ・パス・フィルタの入力に連続的に
印加するための手段を含んでいる特許請求の範囲第１項
記載のサーボ・コントロール装置。
（４）前記ハイ・パス・フィルタについてのラプラス形
式の伝達関数は、（ｋＴ＿ｐ）／（１＋Ｔ＿ｐ）であり、こゝに、ｋは定数、Ｔは時定数、ｐはラプラス
変数である特許請求の範囲第１項記載のサーボ・コント
ロール装置。