(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボアクチュエータに対する流体の給排を制御するサーボ制御弁と、操作入力およびサーボアクチュエータのピストンからのフィードバック入力とが入力されるとともに、これら入力の合力により一端部を中心として揺動する第１揺動体、および、一端部が第１揺動体の一端部に該第１揺動体と共通の揺動中心を中心として揺動できるよう連結されるとともに、他端部が前記サーボ制御弁の切換え部材に連結された第２揺動体を有する機械制御部とを備えたサーボアクチュエータの制御装置において、
前記第１または第２揺動体のいずれか一方の一端部に凹みを形成するとともに、前記第１または第２揺動体の残り他方に、前記凹みに挿入される突出部が先端部に設けられた連結アームを揺動可能に支持させ、かつ、前記突出部を凹みに挿入させるための付勢力を連結アームに付与する付勢手段を設け、凹みに連結アームの突出部が挿入されている通常時には、第１揺動体の揺動を第２揺動体を介してサーボ制御弁の切換え部材に伝達し、サーボ制御弁の切換え部材の移動が阻害された異常時には、連結アームの突出部が凹みから抜け出して第１揺動体の揺動を途中で吸収するようにしたことを特徴とするサーボアクチュエータの制御装置。
【請求項２】
サーボアクチュエータに対する流体の給排を制御するサーボ制御弁と、操作入力およびサーボアクチュエータのピストンからのフィードバック入力とが入力されるとともに、これら入力の合力により一端部を中心として揺動する第１揺動体、および、一端部が第１揺動体の一端部に該第１揺動体と共通の揺動中心を中心として揺動できるよう連結されるとともに、他端部が前記サーボ制御弁の切換え部材に連結された第２揺動体を有する機械制御部とを備えたサーボアクチュエータの制御装置において、
前記第１または第２揺動体のいずれか一方の一端部に突出部を設けるとともに、前記第１または第２揺動体の残り他方に、前記突出部が挿入される凹みが先端部に形成された連結アームを揺動可能に支持させ、かつ、前記凹みに突出部を挿入させるための付勢力を連結アームに付与する付勢手段を設け、連結アームの凹みに突出部が挿入されている通常時には、第１揺動体の揺動を第２揺動体を介してサーボ制御弁の切換え部材に伝達し、サーボ制御弁の切換え部材の移動が阻害された異常時には、突出部が連結アームの凹みから抜け出して第１揺動体の揺動を途中で吸収するようにしたことを特徴とするサーボアクチュエータの制御装置。
【請求項３】
前記凹みを断面弧状とするとともに、前記突出部を円筒状のフリー回転するローラの一部から構成した請求項１または２記載のサーボアクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サーボアクチュエータをサーボ制御弁および機械制御部によって制御するようにしたサーボアクチュエータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航空機に設けられた複数の可変翼はそれぞれサーボアクチュエータ、サーボ制御弁によってコントロールされているが、これらサーボアクチュエータ、サーボ制御弁のうち、左右で対をなすサーボアクチュエータ、サーボ制御弁は操縦席の１個の操作レバーにより途中で分岐するリンク機構を介して同時にコントロールされている。
【０００３】
このため、同時にコントロールされているサーボ制御弁のうちの１個が固着等によってその切換え動作が阻害されると、その影響を受けて他のサーボ制御弁も切換え動作を行えなくなってしまう。
【０００４】
従来、このような事態となったとき、前記分岐点と固着等が発生したサーボ制御弁との間のリンク機構の途中においてサーボ制御弁に付与される操作入力を中断手段によって吸収遮断し、固着等の生じていないサーボ制御弁によるサーボアクチュエータ、可変翼のコントロールを継続できるようにしたものが種々提案されている。
【０００５】
その一例を図３、４、５、６に示すが、同図に示されているリンク機構１１は前述した分岐点以後のリンク機構であり、このリンク機構１１の第１リンク１２の一端には操縦席の操作レバーから操作入力Ａが付与される。一方、この第１リンク１２の他端にはサーボアクチュエータ１３のピストン１４、詳しくはロッド部１４ａからフィードバック入力Ｂが第２リンク１５を介して付与される。そして、これら操作入力Ａとフィードバック入力Ｂの合力が第３リンク１６を介して第１揺動体としての第４リンク１７の他端部に付与されるが、このような合力が付与されると、前記第４リンク１７は一端部を中心に揺動する。
【０００６】
１８は第２揺動体としてのクランク体であり、このクランク体１８の一端部に位置する回動軸１９（図３においては全体形状を理解し易くするため傾斜させて描いている）は前記第４リンク１７の一端部に挿入されることで該第４リンク１７の一端部に回転可能に連結されている。この結果、この回動軸１９は前記第４リンク１７の揺動中心となり、また、クランク体１８も前記第４リンク１７と共通の揺動中心、即ち、回動軸１９を中心として揺動することができる。
【０００７】
また、前記クランク体１８の他端部は前記サーボアクチュエータ１３に対する流体の給排を制御するサーボ制御弁２０の切換え部材２１に連結部材２２を介して連結されており、この結果、前記クランク体１８が回動軸１９を中心に揺動すると、切換え部材２１が軸方向に移動してサーボアクチュエータ１３に対する流体の給排が制御される。
【０００８】
２４はクランク体１８の一端部に設けられた（回動軸１９に基端が固定された）アームであり、このアーム２４の先端部と前記第４リンク１７の中央部とには中断手段としてのシェアピン２５が挿入固定されている。そして、通常時にはこのシェアピン２５を通じて第４リンク１７の揺動がクランク体１８にそのまま伝達され、該クランク体１８を第４リンク１７と等角度だけ揺動させる。
【０００９】
これに対し、前記サーボ制御弁２０の切換え部材２１が固着等によってその移動が阻害される異常時となると、クランク体１８が揺動できなくなるため、第４リンク１７に大きな合力が付与されると、シェアピン２５は第４リンク１７とクランク体１８との間で切断され、第４リンク１７の揺動はクランク体１８との間で吸収遮断される。これにより、固着等が生じたサーボ制御弁２０、サーボアクチュエータ１３は全体の制御系から切り離され、固着等の生じていない残りのサーボ制御弁はサーボアクチュエータ、可変翼のコントロールを継続することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のサーボアクチュエータの制御装置にあっては、切断されたシェアピン２５の切断片が第４リンク１７とクランク体１８との間に噛み込まれて再び第４リンク１７とクランク体１８とが強固に連結され、これにより、制御系全体が操作不能に陥るおそれがあるという問題点がある。また、サーボ制御弁２０に生じた固着等が何らかの原因で解消したとき、該サーボ制御弁２０、サーボアクチュエータ１３を再び制御系に復帰させて使用することが望ましいが、一旦、シェアピン２５が切断されると、このような復帰を望むことができないという問題点がある。
【００１１】
この発明は、切換えが阻害された異常状態のサーボ制御弁を確実に制御系から切り離し続けるとともに、サーボ制御弁が異常状態から通常状態に復帰したときに再び制御に使用することができるサーボアクチュエータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、第１に、サーボアクチュエータに対する流体の給排を制御するサーボ制御弁と、操作入力およびサーボアクチュエータのピストンからのフィードバック入力とが入力されるとともに、これら入力の合力により一端部を中心として揺動する第１揺動体、および、一端部が第１揺動体の一端部に該第１揺動体と共通の揺動中心を中心として揺動できるよう連結されるとともに、他端部が前記サーボ制御弁の切換え部材に連結された第２揺動体を有する機械制御部とを備えたサーボアクチュエータの制御装置において、
【００１３】
前記第１または第２揺動体のいずれか一方の一端部に凹みを形成するとともに、前記第１または第２揺動体の残り他方に、前記凹みに挿入される突出部が先端部に設けられた連結アームを揺動可能に支持させ、かつ、前記突出部を凹みに挿入させるための付勢力を連結アームに付与する付勢手段を設け、凹みに連結アームの突出部が挿入されている通常時には、第１揺動体の揺動を第２揺動体を介してサーボ制御弁の切換え部材に伝達し、サーボ制御弁の切換え部材の移動が阻害された異常時には、連結アームの突出部が凹みから抜け出して第１揺動体の揺動を途中で吸収することにより、
【００１４】
第２に、前述したサーボアクチュエータの制御装置において、前記第１または第２揺動体のいずれか一方の一端部に突出部を設けるとともに、前記第１または第２揺動体の残り他方に、前記突出部が挿入される凹みが先端部に形成された連結アームを揺動可能に支持させ、かつ、前記凹みに突出部を挿入させるための付勢力を連結アームに付与する付勢手段を設け、連結アームの凹みに突出部が挿入されている通常時には、第１揺動体の揺動を第２揺動体を介してサーボ制御弁の切換え部材に伝達し、サーボ制御弁の切換え部材の移動が阻害された異常時には、突出部が連結アームの凹みから抜け出して第１揺動体の揺動を途中で吸収することにより達成することができる。
【００１５】
サーボ制御弁の切換え部材が移動可能な通常時には、付勢手段によって連結アームの突出部が凹みに挿入されているため、第１、第２揺動体は同一方向に等角度だけ同期揺動できるよう互いに連結されている。この状態で第１揺動体に操作入力が入力されると、この入力に応じた量だけ第１、第２揺動体は同一揺動中心回りに一体的に揺動するが、このとき、第２揺動体の揺動はサーボ制御弁の切換え部材に伝達され、該切換え部材が移動する。
【００１６】
これにより、サーボアクチュエータに対する流体の給排が制御され、該サーボアクチュエータのピストンが移動するが、このピストンの移動はフィードバック入力として第１揺動体に伝達される。この結果、第１揺動体には操作入力とフィードバック入力との合力が作用するようになり、サーボアクチュエータはサーボ制御される。
【００１７】
次に、固着等によってサーボ制御弁の切換え部材の移動が阻害される異常時となると、切換え部材によって第２揺動体の揺動も規制される。この状態で第１揺動体に通常の大きさの操作入力が入力されても、突出部、凹みにより第１、第２揺動体同士は互いに連結されているため、第１揺動体は揺動することができない。
【００１８】
このため、通常より大きな操作入力を第１揺動体に付与し、これにより、連結アームを付勢手段に対抗して突出部が凹みから抜け出るよう揺動させる。この結果、第１揺動体の揺動は第２揺動体との間で吸収遮断される。これにより、前記固着等が生じたサーボ制御弁、サーボアクチュエータは全体の制御系から切り離され、固着等の生じていない残りのサーボ制御弁はサーボアクチュエータのコントロールを継続することができる。
【００１９】
このように本願発明では従来技術のように切断される部材（シェアピン）が存在しないため、切断片の噛み込みのような事態は生じず、これにより、切換えが阻害された異常状態のサーボ制御弁を確実に制御系から切り離し続けることができる。しかも、サーボ制御弁に生じた固着等が何らかの原因で解消して異常状態から通常状態に復帰したとき、突出部が付勢手段によって凹みに再度挿入されるため、該サーボ制御弁、サーボアクチュエータを再び制御系に容易に復帰させて使用することができる。
【００２０】
なお、このような作用・効果は、第１または第２揺動体のいずれか一方の一端部に突出部を設けるとともに、第１または第２揺動体の残り他方に、前記突出部が挿入される凹みが先端部に形成された連結アームを揺動可能に支持させ、かつ、前記凹みに突出部を挿入させるための付勢力を連結アームに付与する付勢手段を設けることによっても同様に達成することができる。
【００２１】
また、請求項３に記載のように構成すれば、突出部の凹みへの挿入、抜き出し時における抵抗が小さくなり、これら挿入、抜き出しを容易、円滑に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２において、３１は航空機に搭載されている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３１のヘッド側は航空機の機体に連結されている。このサーボアクチュエータ３１はシリンダケース３２と、該シリンダケース３２内に摺動可能に挿入されたピストン３３とを有し、このピストン３３は、シリンダケース３２内に形成されたシリンダ室３４を２つの室、即ち前室３４ａおよび後室３４ｂに区画するピストン本体部３５と、ピストン本体部３５に連結されシリンダケース３２の前壁を貫通するロッド部３６とから構成されている。そして、前記ロッド部３６の先端は航空機の可動翼に連結されている。
【００２３】
３９は前記サーボアクチュエータ３１と図示していない流体ポンプ、タンクとを接続する一対の主回路４０の途中に介装されたサーボ制御弁であり、このサーボ制御弁３９は切換え部材４１、例えばスリーブ、スプールが軸方向に移動することで切換えられ、サーボアクチュエータ３１に対する流体の給排を制御する。
【００２４】
そして、航空機においては前述した可動翼、サーボアクチュエータ３１、サーボ制御弁３９は複数設けられているが、これら可動翼、サーボアクチュエータ３１、サーボ制御弁３９のうち、左右で対をなす可動翼、サーボアクチュエータ３１、サーボ制御弁３９は操縦席の１個の操作レバーにより途中で分岐するリンク機構を介して同時にコントロールされている。
【００２５】
４３は前述した分岐点よりサーボ制御弁３９側に位置するリンク機構の一部を構成する第１リンクであり、この第１リンク４３の一端には操縦席の操作レバーから操作入力Ａが付与される。一方、この第１リンク４３の他端にはサーボアクチュエータ３１のピストン３３、詳しくはロッド部３６の先端からフィードバック入力Ｂが第２リンク４４を介して付与される。ここで、操作入力Ａが第１リンク４３に入力されたときには、該第１リンク４３は他端を中心として揺動し、一方、フィードバック入力Ｂが第１リンク４３に入力されたときには、該第１リンク４３は一端を中心として揺動する。
【００２６】
４５は一端が第１リンク４３の中央部に連結された第３リンクであり、この第３リンク４５の他端は第１揺動体としての第４リンク４６の他端部に連結されている。この結果、第１リンク４３に入力された操作入力Ａとフィードバック入力Ｂとの合力は、前記第３リンク４５を介して第４リンク４６の他端部に付与される。
【００２７】
４９は第２揺動体としてのクランク体であり、このクランク体４９は固定ホルダ５０に回転可能に支持された回動軸５１（図１においては全体形状を理解し易くするため傾斜させて描いている）を有する。この回動軸５１の一端部は前記第４リンク４６の一端部に回動可能に挿入されることで該第４リンク４６の一端部に連結されている。この結果、前記第４リンク４６は前記合力が付与されたとき、その一端部（回動軸５１）を揺動中心として揺動することができ、また、クランク体４９も第４リンク４６と共通の揺動中心、即ち回動軸５１を中心として揺動することができる。
【００２８】
また、前記クランク体４９はその他側に回動軸５１に直交する方向に延びる揺動リンク５３を有し、この揺動リンク５３の先端部（クランク体４９の他端部）は前記サーボ制御弁３９の切換え部材４１に連結部材５４を介して連結されており、この結果、前記クランク体４９が回動軸５１を中心に揺動すると、切換え部材４１が軸方向に移動してサーボアクチュエータ３１に対する流体の給排が制御される。
【００２９】
前述した第１リンク４３、第２リンク４４、第３リンク４５、第４リンク４６、クランク体４９、連結部材５４は全体として、機械制御部５５を構成する。５７は前記回動軸５１の一端に固定されたリング体であり、このリング体５７の外周には断面が円弧状をした１個の凹み５８が形成されている。前述した回動軸５１、揺動リンク５３、リング体５７は全体として、前記クランク体４９を構成する。
【００３０】
５９は第４リンク４６にほぼ平行に延びる連結アームであり、この連結アーム５９の中央部はピン６０を介して第４リンク４６に揺動可能に支持されている。この連結アーム５９の先端部には前記凹み５８の中心軸と平行な回転軸を有し、曲率半径が前記凹み５８と同一の円筒状をしたローラ６１がピン６２を介してフリー回転できるよう支持され、このローラ６１の一部は連結アーム５９のリング体５７側表面からリング体５７に向かって突出し、突出部６３を構成している。
【００３１】
６４は連結アーム５９の基端部と第４リンク４６との間に介装された付勢手段としてのスプリングであり、このスプリング６４は前記連結アーム５９の基端部に付勢力を付与することで連結アーム５９を突出部６３が凹み５８に挿入されるよう揺動させる。
【００３２】
次に、この発明の一実施形態の作用について説明する。
今、複数設置されているサーボ制御弁３９の切換え部材４１はいずれも軸方向に移動可能な通常時であるとする。このとき、スプリング６４によって連結アーム５９の突出部６３はクランク体４９の凹み５８に押し込まれているため、第４リンク４６、クランク体４９は同一方向に等角度だけ同期揺動できるよう互いに連結されている。
【００３３】
この状態で操縦席の操作レバーから、途中で分岐したリンク機構を介して第１リンク４３の一端に操作入力Ａが入力されると、この操作入力Ａは第３リンク４５を介して第４リンク４６の他端部に伝達されるが、このとき、第４リンク４６、クランク体４９は同一揺動中心（回動軸５１）回りに一体的に揺動する。このようにクランク体４９が揺動すると、この揺動は連結部材５４を介してサーボ制御弁３９の切換え部材４１に伝達され、該切換え部材４１を軸方向に移動させる。
【００３４】
これにより、サーボアクチュエータ３１に対する流体の給排が制御され、該サーボアクチュエータ３１のピストン３３が移動するが、このピストン３３の移動はフィードバック入力Ｂとしてロッド部３６から第２リンク４４に出力され、その後、第１リンク４３、第３リンク４５を通じて第４リンク４６に伝達される。この結果、第４リンク４６には操作入力とフィードバック入力との合力が作用するようになり、サーボアクチュエータ３１はサーボ制御される。そして、このようなサーボ制御は他のサーボアクチュエータ３１においても同様に行われ、可動翼が所望量だけ揺動する。
【００３５】
次に、固着等の理由によって複数配置されているサーボ制御弁３９のうち、いずれかのサーボ制御弁３９の切換え部材４１の移動が阻害される異常時となると、切換え部材４１に連結部材５４を介して連結されているクランク体４９もその揺動が規制される。この状態で第１リンク４３、第４リンク４６に操作レバーから通常の大きさの操作入力を入力しても、凹み５８、突出部６３により第４リンク４６、クランク体４９は互いに連結されているため、第４リンク４６は揺動することができない。このことは、通常の大きさの操作入力Ａでは、いずれのサーボ制御弁３９も（通常状態のサーボ制御弁３９も）制御できないことを意味する。
【００３６】
このため、操作レバーから通常より大きな操作入力Ａを第１リンク４３に付与して第４リンク４６を強制的に揺動させ、これにより、連結アーム５９をスプリング６４に対抗して突出部６３が凹み５８から抜け出るよう揺動させる。この結果、異常状態のサーボ制御弁３９を制御する機械制御部５５の第４リンク４６における揺動はクランク体４９との間で吸収遮断される。これにより、前記固着等が生じた異常状態のサーボ制御弁３９、サーボアクチュエータ３１は全体の制御系から切り離されるが、固着等の生じていない通常状態のサーボ制御弁は操作レバーからの操作入力により制御され、サーボアクチュエータのコントロールを継続することができる。
【００３７】
このように、この実施形態では従来技術のように切断される部材（シェアピン）が存在しないため、切断片の噛み込みに基づく再連結のような事態は生じず、これにより、切換えが阻害された異常状態のサーボ制御弁３９を確実に制御系から切り離し続けることができる。
【００３８】
しかも、サーボ制御弁３９に生じた固着等が何らかの原因で解消して異常状態から通常状態に復帰したとき、突出部６３がスプリング６４によって凹み５８に再度挿入されるため、該サーボ制御弁３９、サーボアクチュエータ３１を再び制御系に容易に復帰させて使用することができる。
【００３９】
ここで、前述のように凹み５８を断面弧状とするとともに、前記突出部６３を円筒状のフリー回転するローラ６１の一部から構成すれば、前述のような突出部６３の凹み５８への挿入、抜き出し時に突出部６３と凹み５８とが転がり接触することとなって抵抗が小さくなり、これら挿入、抜き出しを容易、円滑に行うことができる。
【００４０】
なお、前述の実施形態においては、第１揺動体である第４リンク４６に突出部６３を有する連結アーム５９を支持させ、第２揺動体であるクランク体４９の一端部に凹み５８を形成するようにしたが、この発明においては、第１揺動体の一端部に凹みを形成し、第２揺動体に突出部を有する連結アームを支持させるようにしてもよい。
【００４１】
また、前述の実施形態においては、連結アーム５９に突出部６３を設けるとともに、第２揺動体であるクランク体４９の一端部に凹み５８を形成するようにしたが、この発明においては、連結アームに凹みを形成するとともに、第２揺動体の一端部に突出部を設けるようにしてもよい。なお、凹みが形成された連結アームを第２揺動体に支持させた場合には、突出部は第１揺動体の一端部に形成することになる。
【００４２】
さらに、前述の実施形態においては、凹み５８を断面円弧状としたが、この発明においては、深くなるに従い幅が狭くなった断面台形の溝としてもよい。また、前述の実施形態においては、突出部をフリー回転するローラ６１の一部から構成したが、この発明においては、連結アームに一体形成することで設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、前述の実施形態においては、サーボアクチュエータとして機械制御式サーボアクチュエータを用いたが、ブースト・アクチュエータおよびサーボ制御部のみのモジュール（流体パーケージ）であってもよく、また、この発明は、航空機以外の各種産業機械等に適用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、切換えが阻害された異常状態のサーボ制御弁を確実に制御系から切り離し続けるとともに、サーボ制御弁が異常状態から通常状態に復帰したときに再び制御に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す一部が記号で示された概略正面断面図である。
【図２】凹みから突出部が抜け出た状態を説明する第１揺動体近傍の一部破断正面図である。
【図３】従来のサーボアクチュエータの制御装置の一例を示す一部が記号で示された概略正面断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図５】図３のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図６】シェアピンが切断された異常状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
３１…サーボアクチュエータ    ３３…ピストン
３９…サーボ制御弁            ４１…切換え部材
４６…第１揺動体              ４９…第２揺動体
５５…機械制御部              ５８…凹み
５９…連結アーム              ６１…ローラ
６３…突出部                  ６４…付勢手段
【図１】
0003560564.tif 000002
【図２】
0003560564.tif 000003
【図３】
0003560564.tif 000004
【図４】
0003560564.tif 000005
【図５】
0003560564.tif 000006
【図６】
0003560564.tif 000007