JP3729938B2

JP3729938B2 - 舵面駆動用アクチュエータの制御回路

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Publication number: JP3729938B2
Application number: JP17759596A
Authority: JP
Inventors: 敏夫神村; 浩二伊藤
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2016-07-08
Also published as: JPH09328098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントロールユニットからの指令信号に応答して航空機の舵面（例えば昇降舵や方向舵又は補助翼等）を駆動するアクチュエータの制御回路に関し、特に、フライバイワイヤ（ＦＢＷ）システムを採用する航空機の舵面駆動用アクチュエータの制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路を示す図である。この図において、５０は舵面であり、舵面５０は同一構成のＡ系とＢ系のアクチュエータ５１によって駆動される。アクチュエータ５１のピストン５２で画成された二つの室５３、５４は、それぞれソレノイドバルブ５５のポート５５ａ、５５ｂに接続されており、このソレノイドバルブ５５は、通常は図示のポジションにあり、ポート５５ａとポート５５ｃの間、ポート５５ｂとポート５５ｄの間をそれぞれ接続する。
【０００３】
ソレノイドバルブ５５のポート５５ｃ、５５ｄは、その上のコントロールバルブ５６のポート５６ａ、５６ｂに接続されており、このコントロールバルブ５６は、図外のＦＢＷ制御装置からの操舵電気信号Ｓａ、Ｓｂに応じてそのポジションを切り替え、ポート５６ａとポート５６ｃの間、ポート５６ｂとポート５６ｄの間をそれぞれ接続したり、又は、ポート５６ａとポート５６ｄの間、ポート５６ｂとポート５６ａの間をそれぞれ接続したりする。
【０００４】
コントロールバルブ５６のポート５６ａとポート５６ｃの間、ポート５６ｂとポート５６ｄの間がそれぞれ接続されていると仮定すると、この場合、供給ポートＰに加えられた高圧の作動油は、アクチュエータ５１の左側の室５３に供給され、ピストン５２が図面の右方に移動して舵面５０の舵角が操作される。
今、例えば、Ａ系の電源がダウンした場合には、ソレノイドバルブ５５への電気信号Ｓｅが絶たれるため、ソレノイドバルブ５５は内部のバネによってポジションを切り替え、ポート５５ａとポート５５ｂの間を連通する。したがって、アクチュエータ５１の二つの室５３、５４の間が低抵抗でつながるから、ピストン５２の移動をフリーにでき、正常側の系の動きを阻害することはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路にあっては、電源ダウン側のアクチュエータの動きをフリーにして正常側の系のアクチュエータの動きを阻害しない点で有益なものの、例えば、両系の電源ダウン時は、両系のアクチュエータの動きが共にフリーになってしまうため、舵面の拘束力が完全に失われる結果、舵面フラッター（舵面のばたつき）が生じるという飛行特性上きわめて危険な状況が発生するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、両系の電源ダウン時でも舵面フラッターを生じない有益な技術を提供し、以て飛行安全性の向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、高圧の作動油が供給される供給ポート及び作動油が排出されるリターンポートを、メカニカルに伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは接続しない第１コントロールバルブと、前記供給ポート及び前記リターンポートを、電気的に伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは前記供給ポートと前記リターンポートとの間をオリフィスを介して接続する第２コントロールバルブと、第１制御ポート及び第２制御ポートのポート圧の組み合わせに応じて、前記第１コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、又は、前記第２コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、若しくは、アクチュエータの二つの室を連通するポジションのいずれかのポジションを選択する切換弁と、所定の電気信号のオンオフに応答して、前記供給ポート又は前記リターンポートを切換弁の第１制御ポートに接続する第１ソレノイドバルブと、所定の電気信号のオンオフに応答して、アクチュエータの高圧側の室又は前記リターンポートを切換弁の第２制御ポートに接続する第２ソレノイドバルブと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明では、第２コントロールバルブのオリフィスを介して供給ポートとリターンポートとの間を接続できる。この接続は、電気的な障害が発生した場合に行われる。舵面フラッタを生じさせるような負荷がアクチュエータに加えられると、アクチュエータの高圧側の室から押し出された作動油は、切換弁から第１コントロールバルブを通って第２コントロールバルブのオリフィスに流れ込み、このオリフィスを通過した作動油は、アクチュエータの低圧側の室にリターンする。したがって、アクチュエータの二つの室の間にオリフィスが入っているため、作動油はオリフィスの抵抗に妨げられてスムーズに流れないから、アクチュエータがダンパとして機能し、舵面フラッタが効果的に回避される。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図１０は本発明に係る舵面駆動用アクチュエータの制御回路の一実施例を示す図であり、特に限定しないが、２系統（以下、便宜的にＡ系及びＢ系という）のＦＢＷシステムを採用した航空機への適用例である。
【００２７】
まず、構成を説明する。図１において、１０はＡ系とＢ系（Ｂ系は図示を略している）からの駆動力によって操舵される舵面である。
１１はＡ系の（以下、特に理由がない限り系の呼称を省略する）アクチュエータであり、このアクチュエータ１１は、機体１２に取り付けられたシリンダ１３の内部をピストン１４で二つの室１５、１６に仕切るとともに、そのピストン１４の両側に同一径のロッド１７、１８を取り付けた構造を有するいわゆる両側ロッド式複動シリンダである。すなわち、アクチュエータ１１は、二つの室１５、１６の圧力差に応じた力でロッド１７、１８を移動し、一方のロッド１８の先端に取り付けた舵面１０の舵角を駆動するという機能を有している。１８ａはロッド１８の位置を検出する位置センサである。なお、説明の都合上、左側の室１５の圧力が高い場合のロッド１８の移動方向を正方向、逆の場合のロッド１８の移動方向を負方向と言うことにする。
【００２８】
ロッド１８はリンク（操舵入力装置）１９を介して、図示を略した操縦装置にメカニカルに連結されており、Ａ系とＢ系の両系障害時における舵面１０の直接操舵を可能にしている。
２０はアクチュエータ１１の制御装置である。制御装置２０は、作動油を取り込む供給ポートＰ及び作動油を排出するリターンポートＲと、アクチュエータ１１の二つの室１５、１６にそれぞれつながるポート２１、２２（識別のため便宜的に第１アクチュエータ接続ポート２１、第２アクチュエータ接続ポート２２と言う）とを備え、これらのポート間に、フィルタ２３、第１〜第５逆止弁２４〜２８、減圧弁２９、第１リリーフ弁３０、第２リリーフ弁３１、第１コントロールバルブ３２、第２コントロールバルブ３３、切換弁３４、第１ソレノイドバルブ３５、第２ソレノイドバルブ３６、及び蓄圧器３７などで構成された油圧回路を接続している。
【００２９】
なお、各部の状態は、電源及び油圧をオフにしたときの状態（初期状態）を示している。
油圧回路を構成する各部の働き（又は役目）を説明すると、フィルタ２３は、供給作動油のゴミを除去するためのもの、第１〜第５逆止弁２４〜２８は、図２に示すように、一方のポート２４ａから他方のポート２４ｂに向かう流れだけを許容するものである。
【００３０】
減圧弁２９は、供給作動油の圧力をほぼ半分の圧力（注１）に減圧（減圧の必要理由は後で説明する）して出力ポート２９ａから出力し、又は、所定条件のとき（例えば制御ポート圧２９ｂが所定値以下のとき若しくは電磁的に切り替えられたとき）に非減圧で出力ポート２９ａから出力するためのものである。
注１：実際には半分の圧力よりも大きい圧力になる。配管ロスやフリクションロス等が加算されるからである。本明細書中では、便宜上、半分の圧力とし半減圧と呼ぶことにする。
【００３１】
第１リリーフ弁３０は、減圧弁２９の出力ポート２９ａにつながるノード（便宜的にノード３８）の圧力が所定値以上になったときに、そのノード３８の作動油を蓄圧器３７の入力ポート３７ａにつながるノード（便宜的にノード３９）に逃がすためのもの、第２リリーフ弁３１は、第４逆止弁２７と第５逆止弁２８の間のノード４０の圧力（すなわち、アクチュエータ１１の二つの室１５、１６の高圧側の圧力）が所定値以上になったときに、そのノード４０の作動油を蓄圧器３７の入力ポート３７ａにつながるノード３９に逃がすためのもの（いわゆるブローバック回路）である。
【００３２】
第１コントロールバルブ３２は、リンク１９（図１参照）の動きに伴って３ポジションの一つを選択するものであり、詳しくは、リンク１９が中立位置にあるときに、内部のバネ力によって中間ポジション（図３（ａ）参照）を選択して第１ポート３２ａ、第２ポート３２ｂ、第３ポート３２ｃ及び第４ポート３２ｄを閉鎖し、リンク１９が正方向（図１のロッド１８の動き参照）に動いたときに、第１ポート３２ａと第３ポート３２ｃの間を接続するとともに第２ポート３２ｂと第４ポート３２ｄとの間を接続するポジション（図３（ｂ）参照）を選択し、又は、リンク１９が負方向に動いたときに、第１ポート３２ａと第４ポート３２ｄの間を接続するとともに第２ポート３２ｂと第３ポート３２ｃとの間を接続するポジション（図３（ｃ）参照）を選択するものである。
【００３３】
第１ソレノイドバルブ３５（及び第２ソレノイドバルブ３６）は、所定の電気信号Ｓｃ（第２ソレノイドバルブ３６の場合はＳｄ）が入力されないときに、ポート３５ａとポート３５ｃとの間を接続（図４（ａ）参照）し、Ｓｃが入力されたときに、ポート３５ｂとポート３５ｃとの間を接続（図４（ｂ）参照）するものである。なお、第２ソレノイドバルブ３６のポート番号については符号の“３５”を“３６”に読み替える。
【００３４】
第２コントロールバルブ３３は、図示を略したＦＢＷ制御装置からの操縦電気信号Ｓａ、Ｓｂが共に入力されないときに、第１ポート３３ａと第２ポート３３ｂとの間をオリフィス３３ｃを介して接続するとともに残りの第３ポート３３ｄ、第４ポート３３ｅを閉鎖（図５（ａ）参照）し、一方の操縦信号Ｓａだけが入力したときに、第１ポート３３ａと第３ポート３３ｄとの間を接続するとともに第２ポート３３ｂと第４ポート３３ｅとの間を接続（図５（ｂ）参照）し、他方の操縦信号Ｓｂだけが入力したときに、第１ポート３３ａと第４ポート３３ｅとの間を接続するとともに第２ポート３３ｂと第３ポート３３ｄとの間を接続（図５（ｃ）参照）するというものである。
【００３５】
切換弁３４は、二つの制御ポート３４ａ、３４ｂに入力する制御圧（便宜的にＰａ、Ｐｂとする）の組み合わせに応じて３ポジションの一つを選択する切換弁（例えば、特願平２−４１０７８２号、特願平４−３０２２２２号又は特願平５−８４２６９号参照）であり、制御圧の組み合わせとポジションの関係は次表１のとおりである。
【００３６】
表１

※は圧力不定を示す
蓄圧器３７は、油圧回路内の低圧を所定圧（一般に５０ＰＳＩ程度）に保つためのもので、その所定圧は、蓄圧器３７の内部に設けられたリリーフ弁４１のリリーフ圧に相当する。
【００３７】
以上説明した各部の油圧回路における接続関係は、次のとおりである。まず、供給ポートＰと減圧弁２９の入力ポート２９ｃとの間に、フィルタ２３と第１逆止弁２４を入れる。フィルタ２３の位置は供給ポートＰに近い側である。また、第１逆止弁２４の向きは供給ポート２３から減圧弁２９へと向かう作動油の流れを許容する向きにする。
【００３８】
次に、減圧弁２９の出力ポート２９ａをノード３８に接続するとともに、第１リリーフ弁３０の入力ポート３０ａ、第１コントロールバルブ３２の第１ポート３２ａ、第２コントロールバルブ３３の第１ポート３３ａ、及び、第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ｂに接続する。
次に、第１リリーフ弁３０の出力ポート３０ｂをノード３９に接続するとともに、第１コントロールバルブ３２の第２ポート３２ｂ、第２コントロールバルブ３３の第２ポート３３ｂ、第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ａ、第２ソレノイドバルブ３６のポート３６ａ、第２リリーフ弁３１の出力ポート３１ｂ、切換弁３４のポート３４ｇ、第２逆止弁２５と第３逆止弁２６との間のノード４２、及び、蓄圧器３７の入力ポート３７ａに接続する。
【００３９】
次に、第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃと切換弁３４のポート３４ｅとの間、第１コントロールバルブ３２の第４ポート３２ｄと切換弁３４のポート３４ｆとの間、第２コントロールバルブ３３の第３ポート３３ｄと切換弁３４のポート３４ｃとの間、第２コントロールバルブ３３の第４ポート３３ｅと切換弁３４のポート３４ｄとの間をそれぞれ接続する。
【００４０】
次に、切換弁３４のポート３４ｈと制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１（すなわちアクチュエータ１１の左側の室１５）との間、切換弁３４のポート３４ｉと制御装置２０の第２アクチュエータ接続ポート２２（すなわちアクチュエータ１１の右側の室１６）との間をそれぞれ接続する。
次に、第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ｃと切換弁３４の第１制御ポート３４ａとの間、第２ソレノイドバルブ３６のポート３６ｃと切換弁３４の第２制御ポート３４ｂとの間をそれぞれ接続し、さらに、切換弁３４の第２制御ポート３４ｂと減圧弁２９の制御ポート２９ｂとの間を接続する。
【００４１】
次に、第２リリーフ弁３１の入力ポート３１ａと第２ソレノイドバルブ３６のポート３６ｂ及びノード４０との間を接続する。
最後に、制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１とノード４２の間に第２逆止弁２５を接続するとともに、制御装置２０の第２アクチュエータ接続ポート２２とノード４２の間に第３逆止弁２６を接続し、さらに、制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１とノード４０の間に第４逆止弁２７を接続するとともに、制御装置２０の第２アクチュエータ接続ポート２２とノード４０の間に第５逆止弁２８を接続する。第２逆止弁２５と第３逆止弁２６の向きは、ノード４２から制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１、第２アクチュエータ接続ポート２２への作動油の流れを許容する向きであり、また、第４逆止弁２７と第５逆止弁２８の向きは、制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１、第２アクチュエータ接続ポート２２からノード４０への作動油の流れを許容する向きである。
（１）……ノーマルモード………ＦＢＷモード
このような構成において、制御装置２０の供給ポートＰに高圧の作動油を加えた状態で、第１ソレノイドバルブ３５と第２ソレノイドバルブ３６に電気信号Ｓｃ、Ｓｄを入力すると、これら二つのソレノイドバルブ３５、３６は、図４（ｂ）に示すポジションに切り替わり、ポート３５ｂとポート３５ｃの間、ポート３６ｂとポート３６ｃの間をそれぞれ接続する。したがって、減圧弁２９の出力ポート２９ａに現れた半減圧の作動油が、第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ｂ−ポート３５ｃを介して、切換弁３４の第１制御ポート３４ａに加えられる結果、上表１より、切換弁３４は図６（ｂ）に示す右ポジションに切り替わる。
【００４２】
図７は、そのときの状態図である。この図において、第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃ、第４ポート３２ｄにつながる切換弁３４のポート３４ｅ、３４ｆは閉鎖状態にあり、第１コントロールバルブ３２は回路から切り離されている。このため、操舵入力に伴うリンク１９の動きは、制御装置２０の働きに何等関与しない。
【００４３】
今、第２コントロールバルブ３３に操縦電気信号Ｓａ、Ｓｂの一方を入力すると、第２コントロールバルブ３３は、図５（ｂ）又は、図５（ｃ）のいずれかのポジションになる。例えば、図５（ｂ）のポジションになると、減圧弁２９の出力ポート２９ａに現れた半減圧の作動油が、第２コントロールバルブ３３の第１ポート３３ａ、第３ポート３３ｄ、切換弁３４のポート３４ｃ、３４ｈを介して、アクチュエータ１１の左側の室１５に供給される。このため、ピストン１４が右方移動して右側の室１６の容積を縮小し、この室１６から流れ出した作動油が、切換弁３４のポート３４ｉ、３４ｄ、及び、第２コントロールバルブ３３の第４ポート３３ｅ、第２ポート３３ｂを介して、蓄圧器３７の入力ポート３７ａに流れ込む。
【００４４】
したがって、操縦電気信号Ｓａ（又はＳｂ）に応答してロッド１８がスムーズに正（又は負）方向に移動し、舵面１０の舵角が操作されるという純電気的な舵角制御作用が得られる結果、通常のＦＢＷモード、すなわち「ノーマルモード」を実現できる。
（２）……バイパスモード
次に、片系に障害が発生した場合の故障側と正常側の系の動作を説明する。ここでは、Ａ系を正常側、Ｂ系を故障側とする。
【００４５】
片系障害時の不都合は、正常側と故障側の双方にある。上述のとおり、両系が正常な場合、操舵に必要な駆動力はそれぞれの系で折半している。減圧弁の役目は専ら折半のために必要な半減圧を発生する点にある。しかし、片系障害時には正常側で全部の駆動力を負担しなくてはならないため、正常側の減圧弁の働きをストップ（すなわち非減圧に）しなければならないという不都合がある。一方、故障側では、その故障原因にかかわらずアクチュエータ１１が動かなくなるため、しかも、このアクチュエータ１１は舵面１０に機械的に連結しているため、正常側のアクチュエータ１１の負荷になるという不都合がある。本実施例の制御装置２０によれば、これら正常側と故障側の双方の不都合を解消できる。
【００４６】
まず、正常側の系（Ａ系）の不都合回避（非減圧）の動作を説明すると、上述のとおり、減圧弁２９は、制御ポート２９ｂに所定値以上の制御圧がかかっているときに、その出力ポート２９ａに半減圧を現すから、Ｂ系障害時にはＡ系の減圧弁２９の制御圧を遮断若しくは所定値以下に下げてやればよく、それには、第２ソレノイドバルブ３６の電気信号Ｓｄをオフにすればよい。
【００４７】
このようにすると、第２ソレノイドバルブ３６が、図４（ａ）に示すようなポジションとなり、ノード４０の高圧が遮断される結果、減圧弁２９の制御圧がゼロとなって非減圧動作を行うことができる。したがって、充分に大きな駆動力を発生して、必要な操舵力の全てをＡ系で負担できる。
一方、故障側の系の不都合回避は、故障側の系（Ｂ系）の第１ソレノイドバルブ３５の電気信号Ｓｃをオフにするとともに、第２ソレノイドバルブ３６の電気信号Ｓｄをオンにすればよい。このようにすると、図８に示すように、正常側の系（Ａ系）の駆動力で引きずられたロッド１８の動きにより、二つの室１５、１６の一方にいわゆるポンピング圧が発生し、このポンピング圧が、中立ポジション（注２）にある切換弁３４のポート３４ｈ（左側の室１５にポンピング圧が生じた場合；右側の室１６に生じた場合はポート３４ｉ）、ポート３４ｇ、及び、第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ａ、３５ｃを経て、切換弁３４の第１制御ポート３４ａに加えられる結果、前表１より、切換弁３４を図８に示す中立ポジションに保持することができる。したがって、故障側の系（Ｂ系）のアクチュエータ１１の二つの室１５、１６の間が、切換弁３４のポート３４ｈ、３４ｉを介して直接つながれるから、二つの室１５、１６の間の流体移動がスムーズに行われ、正常側の系（Ａ系）に対する負荷となることはない。
【００４８】
なお、故障側の系（Ｂ系）の電気信号Ｓｃ、Ｓｄのオンオフは、別途に設けた故障監視装置等によって制御してもよいが、特に、第２ソレノイドバルブ３６の電気信号Ｓｄのオンについては、正常側の系の第２ソレノイドバルブ３６の電気信号Ｓｄのオフに同期させるのが望ましく、例えば、正常側の系の電気信号Ｓｄのオンオフ・リレーのオン接点（自系のＳｄが０Ｖになると所定の直流電圧を出力する接点）から取り出すようにしてもよい。
【００４９】
注２：切換弁３４の中立ポジション（図６（ｃ）のポジション）は、前表１によると、切換弁３４の第１制御ポート３４ａに高圧又はポンピング圧を印加することによって選択される。しかし、前表１に示す選択動作以外にも、障害発生の直後に一時的に生じる選択動作がある。切換弁３４は、故障が発生すると、図６（ｂ）のポジションから図６（ａ）のポジションへ移行しようとするが、その移行の途中で図６（ｃ）のポジション（中間ポジション）を一時的に通るからであり、この一時的な中間ポジションのときに、図８に示すように切換弁３４のポート３４ｈ（又は３４ｉ）→ポート３４ｇ→第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ａ→ポート３５ｃ→切換弁３４の第１制御ポート３４ａという経路が作られるからである。すなわち、この経路によって切換弁３４の第１制御ポート３４ａにポンピング圧が供給された後は、前表１に従って中間ポジションが保持されるのである。
（３）……メカニカルモード
次に、油圧が正常な状態でＡ系とＢ系の双方に電気的な障害（例えば電源ダウン）が発生した場合、すなわちＦＢＷシステムの機能が失われた場合の動作を説明する。この場合には、操縦装置からの操舵入力をワイヤーやシャフト及び各種リンク等の機械的伝達手段を介して舵面１０にメカニカルに伝えることになるが、油圧がまだ生きているから、Ａ系とＢ系のアクチュエータ１１で操舵入力に応じた駆動力を発生し、油圧による補助操舵力を発生して操縦者の負担を軽減する。
【００５０】
電気的な障害、典型的には電源ダウンの場合の制御装置２０の状態は、初期状態と同じである（図１参照）。すなわち、切換弁３４が、図６（ａ）に示す左ポジションになり、第１ソレノイドバルブ３５及び第２ソレノイドバルブ３６が、図４（ａ）に示す右ポジションになる。したがって、切換弁３４の二つの制御ポート３４ａ、３４ｂに低圧の作動油が加えられるため、切換弁３４は左ポジションをそのまま保持し、その結果、第２コントロールバルブ３３が回路から切り離される。一方、第１コントロールバルブ３２に着目すると、第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃは、切換弁３４のポート３４ｅ→ポート３４ｈを経てアクチュエータ１１の左側の室１５につながっており、また、第１コントロールバルブ３２の第４ポート３２ｄは、切換弁３４のポート３４ｆ→ポート３４ｉを経てアクチュエータ１１の右側の室１６につながっている。前述したように、第１コントロールバルブ３２は、リンク１９の動き（すなわち操舵入力）に追従してポジションを切り替える（図３参照）ものであるから、結局、両系に電気的な障害が発生した場合には、両系のアクチュエータ１１で操舵入力に応じた補助操舵力を発生でき、操縦者の負担を軽減するという、メカニカル操縦系を構成できる。
【００５１】
なお、本実施例の第１コントロールバルブ３２は、センタリング機能付きのものを使用している。センタリング機能とは、例えば、バネ力によって第１コントロールバルブ３２を中立ポジション（図３（ａ）参照）に引き戻す機能のことである。この機能を備えると、次の特有なメリットが得られる。
上記メカニカル操縦系を構成している状態で、片系（便宜的にＡ系）のリンク１９やフィードバックリンクあるいは入力アーム等が破断した場合、Ａ系のアクチュエータ１１は完全に制御不能となり、ピストン１４が暴走状態に入る。このとき、両系のピストン１４の移動方向が偶然に逆向きになると、両系の駆動力が同等なため、舵面１０を介して両系の駆動力が衝突し、舵面１０がまったく動かなくなってしまうというきわめて危険な状態に陥る（但し、舵面１０に１００％のフォースファイトが作用している場合）。第１コントロールバルブ３２のセンタリング機能は、かかる危険な状態を回避するための対策である。すなわち、自片系のリンク１９やフィードバックリンクあるいは入力アーム等が破断した場合には、自系の第１コントロールバルブ３２がフリーとなって、センタリング機能が働く結果、図３（ａ）に示す中立ポジションとなり、自系のアクチュエータ１１への作動油の供給を遮断できるからである。
（４）……スレーブモード
次に、上記メカニカル操縦系を構成している状態（すなわち両系に電気的な障害が発生している状態）で、片系の油圧がダウンした場合の動作を説明する。この場合の制御装置２０の状態は、初期状態（図１参照）と同じである。
【００５２】
図１において、アクチュエータ１１の室１５（１６）は、切換弁３４のポート３４ｈ（３４ｉ）→ポート３４ｅ（３４ｆ）を介して第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃ（第４ポート３２ｄ）につながっている。前述したように、第１コントロールバルブ３２は、リンク１９の動き（すなわち操舵入力）に追従してポジションを切り替える（図３参照）ものである。
【００５３】
今、操舵入力を正方向と仮定すると、第１コントロールバルブ３２は、図３（ｂ）に示すポジションになり、第１ポート３２ａと第３ポート３２ｃの間、第２ポート３２ｂと第４ポート３２ｄの間がそれぞれ連通する結果、アクチュエータ１１の左側の室１５に高圧の作動油が供給され、右側の室１６の作動油がドレンされる。但し、この動作は油圧が正常な場合であり、油圧がダウンした場合には、図９に示すようになる。すなわち、操舵入力を同様に正方向とすると、この系のアクチュエータ１１のピストン１４が他系の駆動力に引きずられて図面の右方向に移動し、右側の室１６から作動油が押し出される。この作動油は、切換弁３４のポート３４ｉ→ポート３４ｆ→第１コントロールバルブ３２の第４ポート３２ｄへと伝えられるが、第１コントロールバルブ３２は、正方向の操舵入力により、図３（ｂ）のポジションにあるから、さらに、第２ポート３２ｂへと伝えられ、結局、第２逆止弁２５を通ってアクチュエータ１１の左側の室１５にリターンする。したがって、油圧ダウン側の系のアクチュエータ１１はフリーで動くため、油圧正常側の系のアクチュエータ１１の負荷になることはない。なお、操舵入力が負方向の場合には、第１コントロールバルブ３２が、図３（ｃ）のポジションになるため、高圧側の室（この場合左側の室１５）から出た作動油は、切換弁３４のポート３４ｈ→ポート３４ｅ→第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃ→第２ポート３２ｂ→第３逆止弁２６を経て、アクチュエータ１１の右側の室１６にリターンするから、同様に、油圧正常側の系のアクチュエータ１１の負荷にならない。
（５）……ダンピングモード
次に、上記（４）の場合（すなわちメカニカル操縦系を構成している状態で片系の油圧がダウンした場合）又は両系の油圧がダウンした場合に発生するおそれがある舵面フラッタ………操舵入力の方向に対して逆向きの負荷がアクチュエータ１１のピストン１４に加えられたときに発生する舵面１０のばたつき………の回避動作について説明する。この回避動作のポイントは、第２コントロールバルブ３３にオリフィス３３ｃを設け、第２コントロールバルブ３３が中間ポジションになったときに、このオリフィス３３ｃを介して第１ポート３３ａと第２ポート３３ｂの間を連通するようにした点にある。図１０において、操舵入力を便宜的に正方向とすると、第１コントロールバルブ３２は、図３（ｂ）に示すポジションになり、第１ポート３２ａと第３ポート３２ｃの間、第２ポート３２ｂと第４ポート３２ｄの間がそれぞれ接続される。今、この状態で、アクチュエータ１１のピストン１４に操舵入力と逆向きの負荷が加わった場合を想定すると、アクチュエータ１１の左側の室１５から押し出された作動油は、切換弁３４のポート３４ｈ→ポート３４ｅ→第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃ→第１ポート３２ａ→第２コントロールバルブ３３の第１ポート３３ａ→オリフィス３３ｃ→第２ポート３３ｂ→第３逆止弁２６の経路で、アクチュエータ１１の右側の室１６にリターンする。ここで、経路中にオリフィス３３ｃが入っているため、作動油はオリフィス３３ｃの抵抗に妨げられてスムーズに流れない。したがって、アクチュエータ１１をダンパとして機能させることができ、舵面フラッタを効果的に回避できる。
【００５４】
以上のとおり、本実施例における舵面駆動用アクチュエータの制御回路では、通常の操縦モード（ノーマルモード）に加えて、片系に障害が発生した場合の操縦モード（バイパスモード）、油圧が正常な状態でＡ系とＢ系の双方に電気的な障害が発生した場合の操縦モード（メカニカルモード）、メカニカルモードで片系の油圧がダウンした場合の操縦モード（スレーブモード）、さらに、メカニカルモードで片系又は両系の油圧がダウンした場合の操縦モード（ダンピングモード）を実現でき、ＦＢＷシステムを搭載した航空機の信頼性向上に寄与する有益な技術を提供できる。
【００５５】
また、本実施例では、アクチュエータ１１の高圧側の室の圧力が所定値以上になったときに、その室の作動油を蓄圧器３７の入力ポート３７ａに逃がす第２リリーフ弁３１を設けたため、例えば、上記の各操縦モードにおいて、アクチュエータ１１のピストン１４に過大負荷が加わった場合に、第２リリーフ弁３１を開いて作動油をブローバックでき、制御装置２０やアクチュエータ１１を保護できる。
【００５６】
また、制御装置２０の内部と供給ポートＰとの間に第１逆止弁２４を設けるとともに、制御装置２０の内部とリターンポートＲとの間に蓄圧器３７を設けたため、供給ポートＰへの油圧供給が絶たれた場合の制御装置２０に残留する作動油の圧力を、蓄圧器３７によって設定された一定の圧力（例えば５０ＰＳＩ）に保つことができ、特に、上述の「ダンピングモード」、「バイパスモード」又は「スレーブモード」におけるキャビテーションを抑制できるという有利な効果が得られる。
【００５７】
なお、図１に示すように、リンク（操舵入力装置）１９の端部１９ａ（操舵入力を加える側の端部）を、板バネ３８ａ、３８ｂなどを用いて、機体若しくは制御装置２０の本体に弾性的に取り付けるようにすると好ましい。このようにすると、例えば、上述の「メカニカルモード」や「スレーブモード」の際に、リンク１９と操縦装置との間の伝達経路が切断された場合、板バネ３８ａ、３８ｂによって、リンク１９が直ちに所定の位置に復帰させられるから、その位置に応じた舵角に舵面１０を油圧保持できる。操縦不能は避けられないが、舵面１０の勝手な動きを阻止できるから、安定した機体姿勢であれば、その状態をある程度持続でき、脱出等の時間的余裕を確保できる。
【００５８】
また、図１の切換弁３４を、図１１に示すような一般的な切換弁６１、切換弁６２に置き換えることもできる。
切換弁６１の単独の機能は、図１１に示すように、制御ポート６１ａ、入力ポート６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ及び出力ポート６１ｆ、６１ｇを有し、制御ポート６１ａに入力される作動油の圧力が高圧のとき、入力ポート６１ｂと出力ポート６１ｆ及び入力ポート６１ｃと出力ポート６１ｇをそれぞれ接続させ、入力される圧力が低圧又は圧なしのとき、入力ポート６１ｄと出力ポート６１ｆ及び入力ポート６１ｅと出力ポート６１ｇをそれぞれ接続させるものである。また、切換弁６２の単独の機能は、制御ポート６２ａ、入力ポート６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ及び出力ポート６２ｅ、６２ｆを有し、制御ポート６２ａに入力される作動油の圧力がポンピング圧のとき、出力ポート６２ｅ、６２ｆ及び入力ポート６２ｄをそれぞれ接続させ、入力される圧力が上記以外のとき、入力ポート６２ｂと出力ポート６２ｅ及び入力ポート６２ｃと出力ポート６２ｆをそれぞれ接続させるものである。
【００５９】
これら二つの切換弁６１、６２の接続関係を説明すると、次のとおりである。まず、切換弁６１の出力ポート６１ｆと切換弁６２の入力ポート６２ｂを接続し、切換弁６１の出力ポート６１ｇと切換弁６２の入力ポート６２ｃを接続する。さらに、切換弁６１の制御ポート６１ａを第１ソレノイドバルブ３５のポート３５ｃに接続し、切換弁６１の入力ポート６１ｂ、６１ｃを第２コントロールバルブ３３の第３ポート３３ｄ、第４ポート３３ｅにそれぞれ接続し、切換弁６１の入力ポート６１ｄ、６１ｅを第１コントロールバルブ３２の第３ポート３２ｃ、第４ポート３２ｄにそれぞれ接続する。また、切換弁６２の制御ポート６２ａを第２ソレノイドバルブ３６のポート３６ｃに接続し、切換弁６２の入力ポート６２ｄをノード３９に接続し、切換弁６２の出力ポート６２ｅ、６２ｆを制御装置２０の第１アクチュエータ接続ポート２１、第２アクチュエータ接続ポート２２にそれぞれ接続する。
【００６０】
このような機能及び接続関係を有する二つの切換弁６１、６２と第１図の切換弁３４とを見比べると、切換弁６１の制御ポート６１ａと切換弁６２の制御ポート６２ａは、それぞれ切換弁３４の制御ポート３４ａと制御ポート３４ｂに対応し、切換弁６１の入力ポート６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅは、それぞれ切換弁３４のポート３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆに対応し、さらに、切換弁６２の入力ポート６２ｄ、出力ポート６２ｅ、６２ｆは、それぞれ切換弁３４のポート３４ｇ、３４ｈ、３４ｉに対応するから、第１１図に示す構成の二つの切換弁６１、６２を用いても、図１、図７、図８、図９及び図１０と同一の機能を実現できる。
【００６１】
なお、本明細書中の「作動油」は、いわゆる”油”のみに限定されない。要は液体であればよく、例えば、燃料や水であっても良い。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、減圧弁の出力ポートと蓄圧器の入力ポートとの間の接続（オリフィスを介した接続）を電気的な障害が発生した場合に行うことにより、アクチュエータの二つの室の間にオリフィスを介在させることができ、アクチュエータにダンパ機能を持たせて舵面フラッタを効果的に回避できる。
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の初期状態の構成図である。
【図２】第一実施例の第１〜第５逆止弁の説明図である。
【図３】第一実施例の第１コントロールバルブの説明図である。
【図４】第一実施例の第１及び第２ソレノイドバルブの説明図である。
【図５】第一実施例の第２コントロールバルブの説明図である。
【図６】第一実施例の切換弁の説明図である。
【図７】第一実施例のノーマルモードにおける状態図である。
【図８】第一実施例のバイパスモードにおける故障側の系の要部状態図である。
【図９】第一実施例のスレーブモードにおける状態図である。
【図１０】第一実施例のダンピングモードにおける状態図である。
【図１１】図１に示す切換弁の別の実施対応例を示す図である。
【図１２】図１１に示す切換弁の各ポートの接続状態を示す図である。
【図１３】従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路図である。
【符号の説明】
Ｐ：供給ポート
Ｒ：リターンポート
１１：アクチュエータ
１５、１６：室
２４：逆止弁（チェック弁）
２９：減圧弁
３２：コントロールバルブ
３３：コントロールバルブ
３３ｃ：オリフィス
３４：切換弁
３４ａ：制御ポート
３４ｂ：制御ポート
３５：ソレノイドバルブ
３６：ソレノイドバルブ
３７：蓄圧器
６１、６２：切換弁

Claims

高圧の作動油が供給される供給ポート及び作動油が排出されるリターンポートを、メカニカルに伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは接続しない第１コントロールバルブと、
前記供給ポート及び前記リターンポートを、電気的に伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは前記供給ポートと前記リターンポートとの間をオリフィスを介して接続する第２コントロールバルブと、
第１制御ポート及び第２制御ポートのポート圧の組み合わせに応じて、前記第１コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、又は、前記第２コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、若しくは、アクチュエータの二つの室を連通するポジションのいずれかのポジションを選択する切換弁と、
所定の電気信号のオンオフに応答して、前記供給ポート又は前記リターンポートを切換弁の第１制御ポートに接続する第１ソレノイドバルブと、
所定の電気信号のオンオフに応答して、アクチュエータの高圧側の室又は前記リターンポートを切換弁の第２制御ポートに接続する第２ソレノイドバルブと、を備えたことを特徴とする舵面駆動用アクチュエータの制御回路。
前記供給ポートに接続されたチェック弁及び減圧弁と、
前記リターンポートに接続された蓄圧器とを備え、
前記第１コントロールバルブ、前記第２コントロールバルブ及び前記第１ソレノイドバルブは、前記減圧弁の出力ポートに接続され前記減圧弁を介して前記供給ポートに接続され、
前記第１コントロールバルブ、前記第２コントロールバルブ、前記第１ソレノイドバルブ及び前記第２ソレノイドバルブは、前記蓄圧器の入力ポートに接続され前記蓄圧器を介して前記リターンポートに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の舵面駆動用アクチュエータの制御回路。