JP6148929B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、スクリュー機構を有し、電動モータが出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する電動アクチュエータに関する。

従来より、航空機などの種々の分野において、電動モータ及びスクリュー機構を有する電動アクチュエータが用いられている。このような電動アクチュエータは、スクリュー機構により、電動モータが出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する。そして、この電動アクチュエータは、ハウジングに対して出力部が直線方向に沿って伸縮するように変位することで、各種機器を駆動する。尚、上記の電動アクチュエータは、圧油が供給されることによって作動する油圧アクチュエータに比して、メンテナンスの負担が少ないという利点がある。

上記の電動アクチュエータは、スクリュー機構において、こじり又は焼き付き等の原因によって、固着状態（ジャム状態）が発生することがある。電動アクチュエータにおいて固着状態が発生すると、出力部をハウジングに対して進退させることが困難となる。

特許文献１においては、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとが設けられた電動アクチュエータが開示されている。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、同軸線上で逆方向に延びるように設置されている。そして、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのそれぞれは、電動モータとボールスクリュー機構とを備えている。これにより、この電動アクチュエータは、第１及び第２のアクチュエータのうちの一方におけるスクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても、第１及び第２のアクチュエータのうちの他方は作動可能な状態である。このため、この電動アクチュエータにおいては、上記の固着状態が発生した場合であっても、出力部をハウジングに対して収縮させた位置に退避させることが可能となる。

米国特許第５２１４９７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電動アクチュエータは、同軸上で逆方向に延びるように設けられた二重のアクチュエータが必要となる。更に、二重のアクチュエータのそれぞれには、電動モータ及びスクリュー機構が必要となる。このため、この電動アクチュエータは、構造が複雑化するとともに大型化してしまうことになる。また、この電動アクチュエータは、構造の大型化に伴い、重量も増大することになる。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、スクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても出力部をハウジングに対して進退させることが可能であるとともに、構造の簡素化及び小型化を図ることができる電動アクチュエータを提供することである。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る電動アクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第１スクリュー、及び、該第１スクリューが内側に設置される筒状の部分を有し、前記第１スクリューに対して該第１スクリューの軸心を中心として相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで前記第１スクリューに対して軸心方向に相対変位可能な第２スクリュー、を有するスクリュー機構と、前記ハウジングに固定され、前記第１スクリュー及び前記第２スクリューのうちの一方のスクリューである入力側スクリューを回転させる第１電動モータと、前記第１電動モータの回転力を前記入力側スクリューに伝達し、且つ前記第１電動モータに対する前記入力側スクリューの軸心方向へのスライドを許容するスライド支持機構と、前記第１スクリュー及び前記第２スクリューのうちの他方のスクリューである出力側スクリューに連結され又は設けられる出力部と、前記入力側スクリューに取り付けられ、該入力側スクリューを前記ハウジングに対して回転自在に保持する軸受と、それぞれが環状に形成され、内周が前記軸受の外輪に嵌合し且つ外周に形成された雄ネジ部が前記ハウジングの内周に形成された雌ネジ部に螺合するとともに、両者で前記軸受の外輪を前記入力側スクリューの軸心方向に挟む一対のリング部と、前記一対のリング部を、互いに対してスラスト方向に変位可能且つ互いに対して回転不能に連結する連結機構とを備え、前記一対のリング部のそれぞれに形成された前記雄ネジ部は、互いに逆ネジの関係であり、前記一対のリング部のいずれか一方を回転させることで、前記連結機構を介して他方のリング部を回転させ、前記一対のリング部を互いに前記入力側スクリューの軸心方向に離間させるリング部駆動部、を更に備えている。

この構成では、入力側スクリューは、該入力側スクリューに取り付けられた軸受の外輪が一対のリング部によってハウジングに対して軸心方向に挟まれていることにより、ハウジングに対して回転自在且つ軸心方向に変位不能に保持されている。この構成において、入力側スクリューが第１電動モータによって回転駆動させられると、出力側スクリューが入力側スクリューに対して相対回転することにより、軸心方向に相対変位する。これにより、出力部をハウジングに対して直線方向に沿って伸縮するように変位させ、出力部に連結された各種機器を駆動することができる。

そして、この構成では、スクリュー機構において固着状態（ジャム状態）が発生し、入力側スクリューと出力側スクリューとが相対的に回転不能となった場合に、出力部に連結された機器が、その状態で固定されてしまうのを防止できる。具体的には、この構成では、固着状態が発生した場合、リング部駆動部が駆動し、上記一対のリング部の一方を回転する。そうすると、連結機構を介して他方のリング部も回転する。このとき、各リング部の雄ネジ部が互いに逆ネジの関係となっているため、一対のリング部を、互いに離間する方向に移動させて、該一対のリング部と軸受との嵌合を解除することができる。これにより、ハウジングに対する入力側スクリューの保持が解除される。その結果、固着状態により一体化された状態の第１スクリュー及び第２スクリューが、スライド支持機構を介して第１電動モータ（すなわち、ハウジング）に対して軸心方向へスライド自在となる。

よって、この構成では、スクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても出力部をハウジングに対して進退可能な状態にすることができる。更に、上述のように出力部を進退可能にするための構造が、一対のリング部及びリング部駆動部等を備えて構成された比較的小型で簡素な構造によって実現される。このため、電動アクチュエータの構造の簡素化及び小型化が図られることになる。

従って、この構成によれば、スクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても出力部をハウジングに対して進退させることが可能であるとともに、構造の簡素化及び小型化を図ることができる電動アクチュエータを提供できる。

（２）好ましくは、前記電動アクチュエータは、前記入力側スクリューの軸心方向に並んで配列される一対の前記軸受を備え、各前記リング部の内周は、各前記軸受の外輪に嵌合する。

この構成によると、入力側スクリューが、一対の軸受によってハウジングに対して保持されるため、入力側スクリューを軸心方向に対して傾くことなく適切に回転自在に保持できる。そして、この構成によると、上述のように一対の軸受によって適切に保持された入力側スクリューを有するスクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても、出力部をハウジングに対して進退可能な構成の電動アクチュエータを提供できる。

（３）更に好ましくは、前記連結機構は、前記一対のリング部のいずれか一方と一体に移動するキーと、前記一対のリング部の他方に形成され、前記キーが嵌まり込むキー溝とを有している。

この構成によると、一方のリング部にキーを設け、他方のリング部にキー溝を設けることによって、連結機構を適切に構成することができる。

（４）好ましくは、前記一対のリング部のいずれか一方は、前記リング部駆動部としての第２電動モータの出力軸によって回転させられる。

この構成によると、一方のリング部を、上述した第１電動モータとは別に設けられた第２電動モータで回転することにより、固着状態が発生した場合に第１及び第２のスクリューをハウジングに対して進退可能な状態にできる。

（５）更に好ましくは、前記電動アクチュエータは、前記入力側スクリューの外周を覆う筒状に形成され、前記一対のリング部のいずれか一方と、前記第２電動モータの出力軸に設けられた第１駆動ギヤ部と噛み合う第１従動ギヤ部と、が一体に形成された筒状部材、を更に備えている。

この構成によると、一対のリング部のいずれか一方のリング部と第１従動ギヤ部とを筒状部材によって一体に形成することにより、上記一方のリング部に第２電動モータの回転力を入力可能な構造を適切に構成できる。

（６）好ましくは、前記第１スクリューは、前記第１電動モータによって回転させられる前記入力側スクリューとして設けられ、前記第２スクリューは、前記出力部が連結され又は設けられる前記出力側スクリューとして設けられている。

この構成によると、入力側スクリューとして設けられた第１スクリューと、出力側スクリューとして設けられた第２スクリューとを有するスクリュー機構において、固着状態時に該スクリュー機構をハウジングに対して進退可能な構成を提供できる。

（７）好ましくは、前記入力側スクリューには、該入力側スクリューの軸心方向に延びる孔部が形成され、前記第１電動モータの出力軸は、前記孔部に挿入され、前記スライド支持機構は、前記第１電動モータの出力軸と前記孔部との間に設けられている。

この構成によると、スライド支持機構が、入力側スクリューに形成された孔部と、該孔部に挿入された第１電動モータの出力軸と、の間に設けられる。こうすると、入力側スクリューの径方向外側にスライド支持機構が出っ張ってしまうことを防止できるため、電動アクチュエータを径方向について小型化できる。

（８）好ましくは、前記第１電動モータの出力軸には、第２駆動ギヤ部が設けられ、前記一方のスクリューには、前記第２駆動ギヤ部と噛み合う第２従動ギヤ部が設けられ、前記第２駆動ギヤ部及び前記第２従動ギヤ部は、前記第２駆動ギヤ部の歯部の歯幅方向、及び前記第２従動ギヤ部の歯部の歯幅方向が、前記入力側スクリューの軸心方向と一致する平歯車で構成され、前記スライド支持機構は、前記第２駆動ギヤ部の歯部及び前記第２従動ギヤ部の歯部を有する。

この構成によると、第２駆動ギヤ部及び第２従動ギヤ部を有するギヤ機構を介して、第１電動モータの回転力を、所望のトルクに変換してスクリュー機構に伝達することができる。そして、この構成によると、第２駆動ギヤ部及び第２従動ギヤ部のそれぞれが平歯車で構成されており、各平歯車の歯部の歯幅方向と入力側スクリューの軸心方向とが一致している。こうすると、スライド支持機構を、第２駆動ギヤ部の歯部と第２従動ギヤ部の歯部とを有する機構として構成することができる。

本発明によると、スクリュー機構において固着状態が発生した場合であっても出力部をハウジングに対して進退させることが可能であるとともに、構造の簡素化及び小型化を図ることができる電動アクチュエータを提供できる。

本発明の実施形態に係る電動アクチュエータが航空機の翼及び動翼に対して取り付けられた状態を示す模式図である。 動翼が、電動アクチュエータによって、図１に示す状態から駆動された状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの構成を模式的に示す断面図であって、通常動作時の電動アクチュエータについて示す図である。 図３における軸受保持解除機構付近を拡大して示す図である。 軸受保持解除機構によって軸受の保持が解除された状態を示す図であって、図４に対応させて示す図である。 変形例に係る電動アクチュエータの構成を模式的に示す断面図であって、図３に対応させて示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、航空機の動翼を駆動するための動翼駆動機構において電動アクチュエータが設けられた形態を例にとって説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態で例示した形態に限らず、広く適用することができる。具体的には、本発明は、スクリュー機構を有し、電動モータが出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する電動アクチュエータに関して、広く適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る電動アクチュエータ１が、航空機の翼１０１及び動翼１０２に対して取り付けられた状態を例示する模式図である。図１においては、航空機の主要部の図示は省略されている。図１では、翼１０１の一部、動翼１０２、及び動翼１０３が、模式的に図示されている。本実施形態では、翼１０１は、航空機の主翼として構成されている。動翼１０２は、スポイラーとして構成されている。本実施形態では、動翼１０２が、電動アクチュエータ１によって駆動される機器として構成されている。動翼１０３は、フラップとして構成されている。尚、図１では、翼１０１の後端側の部分を航空機の左右方向から見た状態が模式的に図示されている。また、図１では、翼１０１及び動翼１０２，１０３の輪郭のみが模式的に図示されている。

［動翼駆動機構］
電動アクチュエータ１の説明にあたり、まず、電動アクチュエータ１が適用される例である航空機用の動翼駆動機構１００について説明する。図１に示す動翼駆動機構１００は、航空機の翼１０１に設置される。動翼駆動機構１００は、航空機の動翼１０２を駆動するために用いられる。そして、動翼駆動機構１００は、電動アクチュエータ１、回転軸（図示省略）、及び揺動軸１０５、を含んで構成されている。

回転軸は、翼１０１に設置される。そして、回転軸には、電動アクチュエータ１のハウジング２の端部が回転自在に連結される。これにより、電動アクチュエータ１は、翼１０１に対して、回転軸を中心として、揺動自在に支持されている。

揺動軸１０５は、動翼１０２に設置される。そして、動翼１０２には、電動アクチュエータ１の出力部１２ｂの端部が回転自在に連結される。尚、動翼１０２は、支点軸１０６に対して、回転自在に支持されている。支点軸１０６は、翼１０１に設置されている。これにより、動翼１０２は、翼１０１に対して、支点軸１０６を中心として、揺動自在に支持されている。

電動アクチュエータ１においては、出力部１２ｂが、ハウジング２に対して突出して相対変位可能に設けられている。即ち、出力部１２ｂは、ハウジング２から突出することでハウジング２から伸張する動作が可能に構成されている。更に、出力部１２ｂは、ハウジング２に対して収縮する動作も可能に構成されている。

図２は、動翼１０２が、動翼駆動機構１００の電動アクチュエータ１によって、図１に示す状態から駆動された状態を示す模式図である。図１は、出力部１２ｂがハウジング２に対して最も収縮した位置に退避した状態を示している。一方、図２は、出力部１２ｂがハウジング２から突出して伸張した状態を示している。図１及び図２に示すように、電動アクチュエータ１が作動することで、動翼１０２が駆動される。動翼１０２は、翼１０１に対して、支点軸１０６を中心として、揺動するように駆動される。

尚、図１に示す動翼駆動機構１００において、リアクションリンクが更に設けられていてもよい。リアクションリンクは、電動アクチュエータ１からの出力が動翼１０２に出力された際に、この出力による動翼１０２からの反力を支持する部材として設けられる。リアクションリンクは、一方の端部が回転軸に連結され、他方の端部が支点軸１０６に連結される。リアクションリンクが設けられることにより、可動側の動翼１０２が受ける負荷が固定側の翼１０１に対して直接に影響することが、抑制される。

［構成］
図３は、電動アクチュエータ１を模式的に示す図であって、電動アクチュエータ１の一部断面を含む図である。前述のように、電動アクチュエータ１は、動翼１０２を駆動するアクチュエータとして構成されている。そして、図３に示すように、電動アクチュエータ１は、ハウジング２、スクリュー機構１０、第１電動モータ５、複数の軸受６，７、軸受保持解除機構２０、等を備えて構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、各図面において、前と記載された矢印が指示する方向を前側又は前方、後と記載された矢印が指示する方向を後側又は後方、と称する。

ハウジング２は、内部空間を有する構造体として設けられている。ハウジング２は、前後方向に延びる略円筒状に形成された第１ハウジング部３と、第１ハウジング部３における後端部分から該第１ハウジング部３の径方向外側に突出する第２ハウジング部４とを有し、これらが一体に形成されている。第１ハウジング部３には、スクリュー機構１０及び軸受６，７等が収容されている。第２ハウジング部４には、軸受保持解除機構２０の第２電動モータ２４の出力軸２４ａ等が収容されている。

スクリュー機構１０は、第１電動モータ５が出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する機構として設けられている。図３に示すように、スクリュー機構１０は、第１スクリュー１１、第２スクリュー１２、複数のボール１３、等を備えて構成されている。本実施形態では、第１スクリュー１１は、第１電動モータ５からの回転力が入力される入力側スクリューとして設けられている。また、第２スクリュー１２は、出力部１２ｂが設けられ、第１スクリューの回転力によって軸心方向に進退する出力側スクリューとして設けられている。

第１スクリュー１１は、第１ハウジング部３の軸心方向に沿って延びる軸状の部材として設けられ、第１ハウジング部３内に収容されている。第１スクリュー１１の外周面における前側の部分には、螺旋状のネジ溝１１ａが形成されている。また、第１スクリュー１１には、該第１スクリュー１１の軸心部分を軸心方向に貫通する貫通孔１１ｂ（孔部）が形成されている。

第１スクリュー１１は、詳しくは後述する軸受６，７及び一対のリング部２１ａ，２２ａによって、通常の動作時においては、ハウジング２に対して前後方向に変位不能、且つハウジング２に対して回転可能に支持されている。

第２スクリュー１２は、その一部、具体的には該第２スクリュー１２における後側の部分が、第１ハウジング部３の前側の部分に収容されている。第２スクリュー１２は、第１スクリュー１１が内側に設置される筒状の部分である筒部１２ａと、該筒部１２ａから前方へ突出する突出部とを有し、これらが一体に形成されている。この突出部は、電動アクチュエータ１によって生成された駆動力を外部に対して出力する出力部１２ｂとして設けられている。筒部１２ａの内周には、ネジ溝（図示省略）が形成されている。

また、第２スクリュー１２とハウジング２との間には、該第２スクリュー１２をハウジング２に対して回転不能且つ前後方向（第２スクリュー１２の軸心方向）に変位可能に支持する第２スクリュー支持機構としてのボールスプライン機構１５が設けられている。なお、上記第２スクリュー支持機構は、第２スクリューをハウジングに対して回転不能且つ前後方向に変位可能に支持する機構であれば、ボールスプライン機構１５以外の機構で構成されていてもよい。例えば一例として、第２スクリュー支持機構を、スプライン機構で構成してもよい。また、他の一例として、第２スクリュー支持機構を、第２スクリューがハウジング２に対して回転するのを防止する回り止めと、第２スクリューが軸心方向に変位可能に支持するすべり軸受と、で構成してもよい。

第２スクリュー１２の内周のネジ溝と第１スクリュー１１のネジ溝１１ａとの間には、複数のボール１３が循環するように構成されている。すなわち、スクリュー機構１０は、ボールスクリュー機構１６を有している。

第１電動モータ５は、比較的重量が重い機器である動翼１０２を駆動させるための駆動源として用いられる。従って、第１電動モータ５としては、定格電圧が比較的高いモータ（例えば一例として、定格電圧が２７０Ｖのモータ）が用いられる。

第１電動モータ５は、ハウジング２における後端部分に固定されている。具体的には、第１電動モータ５は、該第１電動モータ５の出力軸５ａが第１スクリュー１１の貫通孔１１ｂに挿通された状態で、ハウジング２に固定されている。第１電動モータ５の出力軸５ａと第１スクリュー１１とは、スライド支持機構としてのボールスプライン機構１７によって互いに連結されている。これにより、第１電動モータ５からの回転力が第１スクリュー１１に伝達され、且つ第１電動モータ５に対する第１スクリュー１１の軸心方向へのスライドが許容される。なお、第１電動モータ５の出力軸５ａと第１スクリュー１１とを、スプライン結合によって互いに連結してもよい。

スクリュー機構１０では、第１電動モータ５が駆動すると、該第１電動モータ５の出力軸５ａの回転力が第１スクリュー１１に伝達される。これにより、ボールスクリュー機構１６の複数のボール１３が第１スクリュー１１のネジ溝１１ａと第２スクリュー１２のネジ溝との間で転動する。これにより、第２スクリュー１２が、第１スクリュー１１の軸心方向に変位する。

［第１軸受及び第２軸受］
本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、一対の軸受（第１軸受６及び第２軸受７）を備えている。各軸受６，７は、例えば一例として、転がり軸受で構成されている。一対の軸受６，７は、ハウジング２に対して第１スクリュー１１を回転自在に支持するためのものである。本実施形態では、２つの軸受６，７の外輪（図示省略）は、詳しくは後述する第１及び第２のリング部２１ａ，２２ａを介してハウジング２に対して固定されている。一方、２つの軸受６，７の内輪（図示省略）は、第１スクリュー１１に対して固定されている。第１軸受６及び第２軸受７は、第１スクリュー１１の軸心方向に隣接して配置され、一対のスナップリング１９，１９によって、第１スクリュー１１の軸心方向に対する位置が固定されている。

［軸受保持解除機構］
図４は、図３における軸受保持解除機構２０付近を拡大して示す図である。軸受保持解除機構２０は、スクリュー機構１０が、こじり或いは焼き付き等が要因で固着状態（ジャム状態）となったときに、ハウジング２に対する第１スクリュー１１の保持を解除するためのものである。軸受保持解除機構２０は、図４に示すように、第１円筒部材２１（筒状部材）及び第２円筒部材２２と、連結機構２３と、第２電動モータ２４（リング部駆動部）と、を備えている。

第１円筒部材２１は、第１リング部２１ａ及び従動ギヤ部２１ｂ（第１従動ギヤ部）を有し、これらが一体に形成されている。第１リング部２１ａは、円環状に形成された部分であって、第１円筒部材２１における前側の部分として設けられている。従動ギヤ部２１ｂは、第１円筒部材２１における後端部に設けられ、第１円筒部材２１と一体に回転する平歯車で構成されている。

第１リング部２１ａの内側には、第１軸受６が嵌合している。また、第１リング部２１ａの内側には、段差部が形成されていて、当該段差部には、第１軸受６の外輪における後側の部分が嵌まり込んでいる。

第１リング部２１ａの外側には、第１雄ネジ部２１ｃが形成されている。この第１雄ネジ部２１ｃは、ハウジング２に形成された第１雌ネジ部２ａと螺合している。

第２円筒部材２２は、円環状に形成された第２リング部２２ａで構成されている。第２リング部２２ａの内側には、第２軸受７が嵌合している。また、第２リング部２２ａの内側には、段差部が形成されていて、当該段差部には、第２軸受７の外輪における前側の部分が嵌まり込んでいる。

第２リング部２２ａの外側には、第２雄ネジ部２２ｂが形成されている。この第２雄ネジ部２２ｂは、ハウジングに形成された第２雌ネジ部２ｂと螺合している。

電動アクチュエータ１では、図３及び図４に示すように、通常時は、一対の軸受６，７が、一対のリング部としての第１リング部２１ａ及び第２リング部２２ａによってスラスト方向に挟まれた状態で保持されている。具体的には、第１軸受６の外輪が第１リング部２１ａの段差部に嵌合し、第２軸受７の外輪が第２リング部２２ａの段差部に嵌合した状態で、一対の軸受６，７が一対のリング部２１ａ，２２ａに挟まれて保持されている。これにより、通常時における第１スクリュー１１は、ハウジング２に対して軸心方向に変位不能且つハウジング２に対して回転自在となっている。

軸受保持解除機構２０では、上述した第１雄ネジ部２１ｃ及び第１雌ネジ部２ａの螺合と、第２雄ネジ部２２ｂ及び第２雌ネジ部２ｂの螺合との関係が、逆ネジの関係になっている。すなわち、一方の螺合が右ネジの関係である場合、他方の螺合が左ネジの関係となっている。

連結機構２３は、第１円筒部材２１及び第２円筒部材２２を、互いに対してスラスト方向に変位可能且つ互いに対して回転不能に連結している。連結機構２３は、キー２３ａ及びキー溝２３ｂを有している。

キー２３ａは、第１円筒部材２１と一体に形成された部分であって、該第１円筒部材２１の前端部から前方へ延びるように形成されている。キー溝２３ｂは、第２円筒部材２２において前後方向に延びる溝状に形成されている。連結機構２３では、キー２３ａがキー溝２３ｂに対して摺動可能に嵌まり込んでいる。これにより、第１円筒部材２１及び第２円筒部材２２は、互いに対して回転不能、且つ、互いに対して軸心方向に相対移動可能になっている。

第２電動モータ２４は、各円筒部材２１，２２を各雌ネジ部２ａ，２ｂに対して回転させるためのものである。第２電動モータ２４は、該第２電動モータ２４の出力軸２４ａがハウジング２の第２ハウジング部４内に収容された状態で、該第２ハウジング部４に固定されている。第２電動モータ２４の出力軸２４ａの先端には、駆動ギヤ部２５（第１駆動ギヤ部）が固定されている。駆動ギヤ部２５は、第１円筒部材２１の従動ギヤ部２１ｂと噛み合う平歯車として設けられている。第２電動モータ２４は、出力軸２４ａが所定方向に回転することにより、駆動ギヤ部２５及び従動ギヤ部２１ｂを介して第１円筒部材２１を回転させ、第１リング部２１ａが第１軸受６から外れる方向（図４の後方向）に移動させる。

なお、第２電動モータ２４は、第１電動モータ５の駆動対象である動翼１０２ほど重量が重い機器を駆動させるためのものではないため、それほど大きなパワーを必要とされない。第２電動モータ２４としては、例えば一例として、定格電圧が２４Ｖ程度のモータが用いられる。

［電動アクチュエータの基本動作］
次に、本実施形態に係る電動アクチュエータ１の基本動作について説明する。電動アクチュエータ１の基本動作時には、第１スクリュー１１は、第１軸受６及び第２軸受７と、第１円筒部材２１及び第２円筒部材２２とを介して、ハウジング２に対して回転自在に支持された状態となっている（図３及び図４参照）。

電動アクチュエータ１を作動する場合、第１電動モータ５が回転駆動される。すると、出力軸５ａとボールスプライン結合した第１スクリュー１１も回転する。そうすると、第１スクリュー１１の回転力が、ボールスクリュー機構１６によって連結された第２スクリュー１２に伝達されるため、第２スクリュー１２（すなわち出力部１２ｂ）が軸心方向に沿って変位する。これにより、動翼１０２を翼１０１に対して駆動できる。

［固着状態時における軸受保持解除機構の動作］
次に、スクリュー機構１０における固着状態が発生した場合の電動アクチュエータ１の動作、特に、軸受保持解除機構２０の動作について説明する。例えば、ハウジング２に対して第１スクリュー１１が突出又は収縮する動作の途中において、スクリュー機構１０における固着状態が発生すると、第１スクリュー１１に対して第２スクリュー１２が軸心方向に変位する動作が、不能となる。この場合、動翼制御用コントローラ（図示省略）において、スクリュー機構１０の固着状態の発生が検知され、第１電動モータ５の運転が停止されるとともに、軸受保持解除機構２０が動作する。

なお、上記のように、ハウジング２に対して第２スクリュー１２が突出又は収縮する動作の途中において、スクリュー機構１０における固着状態が発生した場合には、動翼１０２は、翼１０１に対して、ある程度起立した状態となっている。そして、第１スクリュー１１に対する第２スクリュー１２の軸心方向の変位動作が不能なため、電動アクチュエータ１の通常の作動によっては、出力部１２ｂをハウジング２に対して進退させることができない。

しかし、上記のように、スクリュー機構１０の固着状態の発生が検知されると、動翼制御用コントローラからの指令に基づいて、軸受保持解除機構２０が動作する。具体的には、固着状態の発生が検知されると、第２電動モータ２４が駆動される。これにより、出力軸２４ａが所定方向に回転し、当該回転力が、駆動ギヤ部２５及び従動ギヤ部２１ｂを介して第１円筒部材２１に伝達される。そうなると、第１円筒部材２１は、第１雄ネジ部２１ｃが第１雌ネジ部２ａに対して回転しながら、図４における後方に移動する。その結果、第１軸受６から第１リング部２１ａが外れ（図５参照）、ハウジング２に対する第１軸受６の保持が解除される。

また、第２電動モータ２４が駆動し、上述のように第１円筒部材２１が回転すると、該第１円筒部材２１と一体に設けられたキー２３ａも回転する。これにより、当該キー２３ａが嵌まり込むキー溝２３ｂが形成された第２円筒部材２２も、第１円筒部材２１と同じ方向に回転する。そうすると、第１雄ネジ部２１ｃと逆ネジの関係にある第２雄ネジ部２２ｂが形成された第２円筒部材２２は、第１円筒部材２１と逆方向（図４における前方）に移動する。その結果、第２軸受７から第２リング部２２ａが外れ（図５参照）、ハウジング２に対する第２軸受７の保持が解除される。

すなわち、軸受保持解除機構２０では、上述のように第２電動モータ２４が駆動し、出力軸２４ａが所定方向に回転することで、各リング部２１ａ，２２ａの各軸受６，７に対する嵌合が解除される。これにより、互いに固着して一体化された状態の第１スクリュー１１及び第２スクリュー１２が、ハウジング２に対して軸心方向にスライド自在な状態となるため、出力部１２ｂもハウジング２に対して軸心方向にスライド自在な状態となる。

［オーバーロード時における軸受保持解除機構の動作］
また、電動アクチュエータ１において、出力部１２ｂに過剰な負荷がかかった場合（出力部１２ｂがオーバーロードとなった場合）にも、軸受保持解除機構２０は、上述の場合と同様の動作を行う。具体的には、出力部１２ｂのオーバーロードが検出されると、第１電動モータ５の運転が停止されるとともに、上述の場合と同様に第２電動モータ２４が駆動される。第２電動モータ２４が駆動されると、上述のように、各リング部２１ａ，２２ａの各軸受６，７に対する嵌合が解除される。これにより、出力部１２ｂに作用する過剰な負荷に起因して、電動アクチュエータ１においてスクリュー機構１０等が破損してしまうのを防止できる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１では、第１スクリュー１１が第１電動モータ５によって回転駆動させられると、第２スクリュー１２が第１スクリュー１１に対して相対回転することにより、軸心方向に相対変位する。これにより、出力部１２ｂをハウジング２に対して直線方向（軸心方向）に沿って伸縮するように変位させ、出力部１２ｂに連結された動翼１０２を駆動することができる。

そして、電動アクチュエータ１では、スクリュー機構１０において固着状態（ジャム状態）が発生し、第１スクリュー１１と第２スクリュー１２とが相対的に回転不能となった場合に、出力部１２ｂに連結された動翼１０２が、その状態で固定されてしまうのを防止できる。具体的には、この構成では、固着状態が発生した場合、第２電動モータ２４が駆動し、第１円筒部材２１を回転することにより、第１リング部２１ａを回転する。そうすると、連結機構２３を介して第２円筒部材２２、すなわち第２リング部２２ａも回転する。このとき、各リング部２１ａ，２２ａの雄ネジ部２１ｃ，２２ｂが互いに逆ネジの関係となっているため、一対のリング部２１ａ，２２ａを、互いに離間する方向に移動させて、該一対のリング部２１ａ，２２ａと軸受６，７との嵌合を解除することができる。これにより、ハウジング２に対する第１スクリュー１１の保持が解除される。その結果、固着状態により一体化された状態の第１スクリュー１１及び第２スクリュー１２が、ボールスプライン機構１７を介して第１電動モータ５に対して軸心方向へスライド自在となる。

よって、電動アクチュエータ１では、スクリュー機構１０において固着状態が発生した場合であっても出力部１２ｂをハウジング２に対して進退可能な状態にすることができる。よって、例えば一例として、動翼１０２に、上記電動アクチュエータ１とは別のアクチュエータを取付け、該アクチュエータによって動翼１０２を動作させることが可能になる。更に、上述のように出力部１２ｂを進退可能にするための構造が、一対のリング部２１ａ，２２ａ及び第２電動モータ２４等を備えて構成された比較的小型で簡素な構造によって実現される。このため、電動アクチュエータ１の構造の簡素化及び小型化が図られることになる。

従って、電動アクチュエータ１によれば、スクリュー機構１０において固着状態が発生した場合であっても出力部１２ｂをハウジング２に対して進退させることが可能であるとともに、構造の簡素化及び小型化を図ることができる電動アクチュエータを提供できる。

また、電動アクチュエータ１では、該電動アクチュエータ１においてオーバーロードが発生した場合であっても、上述の場合と同様にして軸受保持解除機構２０を作動させることができる。これにより、出力部１２ｂに作用する過剰な負荷に起因して、電動アクチュエータ１においてスクリュー機構１０等が破損してしまうのを防止できる。

また、電動アクチュエータ１では、第１スクリュー１１が、一対の軸受６，７によってハウジング２に対して保持されるため、第１スクリュー１１を軸心方向に対して傾くことなく適切に回転自在に保持できる。そして、電動アクチュエータ１によると、上述のように一対の軸受６，７によって適切に保持された第１スクリュー１１を有するスクリュー機構１０において固着状態が発生した場合であっても、出力部１２ｂをハウジング２に対して進退可能な構成の電動アクチュエータを提供できる。

また、電動アクチュエータ１では、一方のリング部（本実施形態では、第１リング部２１ａ）にキー２３ａを設け、他方のリング部（本実施形態では、第２リング部２２ａ）にキー溝２３ｂを設けることによって、連結機構２３を適切に構成することができる。

また、電動アクチュエータ１では、一方のリング部（第１リング部２１ａ）を、第１電動モータ５とは別に設けられた第２電動モータ２４で回転することにより、固着状態が発生した場合に第１及び第２のスクリュー１１，１２をハウジング２に対して進退可能な状態にできる。

また、電動アクチュエータ１において用いられる第２電動モータ２４は、比較的小さなパワーで駆動可能なモータで構成することができる。よって、例えば、第２電動モータの電力は、バッテリー等の補助電源から供給することもできるため、電源の使用環境が限られた状況においても比較的容易に駆動することができる。

また、電動アクチュエータ１では、一対のリング部のいずれか一方のリング部（第１リング部２１ａ）と従動ギヤ部２１ｂとを第１円筒部材２１によって一体に形成することにより、第１リング部２１ａに第２電動モータ２４の回転力を入力可能な構造を適切に構成できる。

また、電動アクチュエータ１では、入力側スクリューとして設けられた第１スクリュー１１と、出力側スクリューとして設けられた第２スクリュー１２とを有するスクリュー機構１０において、固着状態時に該スクリュー機構１０をハウジング２に対して進退可能な構成を提供できる。

また、電動アクチュエータ１では、スライド支持機構が、第１スクリューに形成された貫通孔１１ｂと、該貫通孔１１ｂに挿入された第１電動モータ５の出力軸５ａと、の間に、ボールスプライン機構１７として設けられている。こうすると、第１スクリュー１１の径方向外側にスライド支持機構が出っ張ってしまうことを防止できるため、電動アクチュエータ１を径方向について小型化できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のような変形例を実施してもよい。

（１）図６は、変形例に係る電動アクチュエータ１ａの構成を模式的に示す断面図であって、図３に対応させて示す図である。本変形例に係る電動アクチュエータ１ａでは、第１電動モータ５の出力軸５ａが、第１スクリュー１１の軸心と平行となるように配置されている。そして、本変形例では、第１電動モータの回転力が、第２駆動ギヤ部２７及び第２従動ギヤ部２８を介して、第１スクリュー１１に伝わるように構成されている。以下では、上記実施形態と異なる部分について主に説明し、上記実施形態と構成及び動作が同じ部分については、説明を省略する。

第２駆動ギヤ部２７は、外周部分に複数の歯部２７ａを有する、略平板状の平歯車として設けられている。第２駆動ギヤ部２７は、第１電動モータ５の出力軸５ａの先端部（図６の後端部）に固定されている。第２駆動ギヤ部２７の歯部２７ａの歯幅方向は、第１スクリュー１１の軸心方向と平行になっている。

第２従動ギヤ部２８は、外周部分に複数の歯部２８ａを有する、略円柱状の平歯車として設けられている。第２従動ギヤ部２８は、第１スクリュー１１の後端部分に固定されている。第２従動ギヤ部２８の歯部２８ａは、第２駆動ギヤ部２７の歯部２７ａと噛み合っている。第２従動ギヤ部２８の歯部２８ａの歯幅方向は、第２駆動ギヤ部２７の歯部２７ａの歯幅方向と同様、第１スクリュー１１の軸心方向と平行になっている。

［変形例に係る電動アクチュエータの基本動作］
本変形例に係る電動アクチュエータ１ａの基本動作について説明する。電動アクチュエータ１ａの基本動作時には、第１スクリュー１１は、第１軸受６及び第２軸受７と、第１円筒部材２１及び第２円筒部材２２とを介して、ハウジング２に対して回転自在に支持された状態となっている（図６参照）。

電動アクチュエータ１を作動する場合は、上記実施形態の場合と同様、第１電動モータ５が回転駆動される。すると、出力軸５ａの回転力は、第２駆動ギヤ部２７及び第２従動ギヤ部２８を介して第１スクリュー１１に伝達され、第１スクリュー１１も回転する。そうすると、第１スクリュー１１の回転力が、ボールスクリュー機構１６によって連結された第２スクリュー１２に伝達されるため、第２スクリュー１２（すなわち出力部１２ｂ）が軸心方向に沿って変位する。これにより、上記第１実施形態の場合と同様、動翼１０２を翼１０１に対して駆動できる。

［変形例に係る電動アクチュエータの、固着状態時における軸受保持解除機構の動作］
変形例に係る電動アクチュエータ１ａのスクリュー機構１０において固着状態が発生した場合の、軸受保持解除機構２０の動作は、上記実施形態の軸受保持解除機構２０の動作と概ね同じである。具体的には、固着状態の発生が検知されると、第２電動モータ２４が駆動されることにより、上記実施形態の場合と同様、各リング部２１ａ，２２ａの各軸受６，７に対する嵌合が解除される。そうなると、第１スクリュー１１に固定された第２従動ギヤ部２８の歯部２８ａは、第２駆動ギヤ部２７の歯部２７ａに沿って、第１スクリュー１１の軸心方向に沿ってスライド可能になる。すなわち、第１電動モータ５の回転力を第１スクリューに伝達し、且つ第１電動モータ５に対する第１スクリュー１１の軸心方向へのスライドを許容するスライド支持機構１７ａが、歯部２７ａ及び歯部２８ａを有する機構によって構成される。従って、固着した状態の第１スクリュー１１及び第２スクリュー１２が、スライド支持機構１７ａによってハウジング２に対して軸心方向にスライド自在な状態となるため、出力部１２ｂもハウジング２に対して軸心方向にスライド自在な状態となる。

［効果］
以上のように、変形例に係る電動アクチュエータ１ａでは、第２駆動ギヤ部２７及び第２従動ギヤ部２８を有するギヤ機構を介して、第１電動モータ５の回転力を、所望のトルクに変換してスクリュー機構１０に伝達することができる。そして、この構成によると、第２駆動ギヤ部２７及び第２従動ギヤ部２８のそれぞれが平歯車で構成されており、各平歯車の歯部２７ａ，２８ａの歯幅方向と第１スクリュー１１の軸心方向とが一致している。こうすると、スライド支持機構１７ａを、第２駆動ギヤ部２７の歯部２７ａと第２従動ギヤ部２８の歯部２８ａとを有する機構として構成することができる。

（２）上記実施形態では、第１スクリュー１１を、２つの軸受６，７で回転自在に支持しているが、これに限らず、第１スクリュー１１を、１つの軸受で支持してもよい。この場合、第１リング部２１ａ及び第２リング部２２ａは、ともに上記１つの軸受の外輪に嵌合し、該１つの軸受をスラスト方向に挟んで保持する。

（３）上記実施形態では、連結機構２３は、キー２３ａ及びキー溝２３ｂを有しているが、これに限らず、２つのリング部２１ａ，２２ａを互いに対してスラスト方向に変位可能且つ互いに対して回転不能に連結する機構でれば、どのような機構であってもよい。例えば一例として、連結機構を、スプライン及びスプライン溝を有する機構で構成してもよい。

（４）上記実施形態では、第１及び第２スクリュー１１，１２を有するスクリュー機構１０が、ボールスクリュー機構１６の構成を備えた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、第１及び第２スクリューを有するスクリュー機構が、ボールスクリュー機構以外の構成を備えた形態として実施されてもよい。例えば、第１スクリュー及び第２スクリューが螺合する構成のスクリュー機構が実施されてもよい。或いは、第１及び第２スクリューを有するスクリュー機構が、ローラスクリュー機構の構成を備えた形態として実施されてもよい。ローラスクリュー機構の場合、第１スクリューと第２スクリューとの間に、外周に螺旋溝が設けられた複数のスクリュー状のローラ軸が回転自在に設置されることになる。第１スクリュー又は第２スクリューの回転に伴って、各ローラ軸は、第１スクリューと第２スクリューとに対して、螺旋溝で噛み合って各軸心を中心として回転することになる。

（５）上記実施形態では、入力側スクリューを第１スクリュー１１で構成し、出力側スクリューを第２スクリュー１２で構成したが、この限りでなく、入力側スクリューを第２スクリューで構成し、出力側スクリューを第１スクリューで構成してもよい。

本発明は、本発明は、スクリュー機構を有し、電動モータが出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する電動アクチュエータに関して広く適用することができるものである。

１，１ａ 電動アクチュエータ
２ ハウジング
２ａ 第１雌ネジ部（雌ネジ部）
２ｂ 第２雌ネジ部（雌ネジ部）
５ 第１電動モータ
６，７ 軸受
１０ スクリュー機構
１１ 第１スクリュー
１２ 第２スクリュー
１２ｂ 出力部
１７ ボールスプライン機構（スライド支持機構）
１７ａ スライド支持機構
２１ａ 第１リング部
２１ｃ 第１雄ネジ部（雄ネジ部）
２２ａ 第２リング部
２２ｂ 第２雄ネジ部（雄ネジ部）
２３ 連結機構
２４ 第２電動モータ（リング部駆動部）

Claims (8)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第１スクリュー、及び、該第１スクリューが内側に設置される筒状の部分を有し、前記第１スクリューに対して該第１スクリューの軸心を中心として相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで前記第１スクリューに対して軸心方向に相対変位可能な第２スクリュー、を有するスクリュー機構と、
   前記ハウジングに固定され、前記第１スクリュー及び前記第２スクリューのうちの一方のスクリューである入力側スクリューを回転させる第１電動モータと、
   前記第１電動モータの回転力を前記入力側スクリューに伝達し、且つ前記第１電動モータに対する前記入力側スクリューの軸心方向へのスライドを許容するスライド支持機構と、
   前記第１スクリュー及び前記第２スクリューのうちの他方のスクリューである出力側スクリューに連結され又は設けられる出力部と、
   前記入力側スクリューに取り付けられ、該入力側スクリューを前記ハウジングに対して回転自在に保持する軸受と、
   それぞれが環状に形成され、内周が前記軸受の外輪に嵌合し且つ外周に形成された雄ネジ部が前記ハウジングの内周に形成された雌ネジ部に螺合するとともに、両者で前記軸受の外輪を前記入力側スクリューの軸心方向に挟む一対のリング部と、
   前記一対のリング部を、互いに対してスラスト方向に変位可能且つ互いに対して回転不能に連結する連結機構と
   を備え、
   前記一対のリング部のそれぞれに形成された前記雄ネジ部は、互いに逆ネジの関係であり、
   前記一対のリング部のいずれか一方を回転させることで、前記連結機構を介して他方のリング部を回転させ、前記一対のリング部を互いに前記入力側スクリューの軸心方向に離間させるリング部駆動部、を更に備えていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記入力側スクリューの軸心方向に並んで配列される一対の前記軸受を備え、
   各前記リング部の内周は、各前記軸受の外輪に嵌合することを特徴とする、電動アクチュエータ。
3. 請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記連結機構は、
   前記一対のリング部のいずれか一方と一体に移動するキーと、
   前記一対のリング部の他方に形成され、前記キーが嵌まり込むキー溝と
   を有していることを特徴とする、電動アクチュエータ。
4. 請求項２又は請求項３に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記一対のリング部のいずれか一方は、前記リング部駆動部としての第２電動モータの出力軸によって回転させられることを特徴とする、電動アクチュエータ。
5. 請求項４に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記入力側スクリューの外周を覆う筒状に形成され、前記一対のリング部のいずれか一方と、前記第２電動モータの出力軸に設けられた第１駆動ギヤ部と噛み合う第１従動ギヤ部と、が一体に形成された筒状部材、を更に備えていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記第１スクリューは、前記第１電動モータによって回転させられる前記入力側スクリューとして設けられ、
   前記第２スクリューは、前記出力部が連結され又は設けられる前記出力側スクリューとして設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記入力側スクリューには、該入力側スクリューの軸心方向に延びる孔部が形成され、
   前記第１電動モータの出力軸は、前記孔部に挿入され、
   前記スライド支持機構は、前記第１電動モータの出力軸と前記孔部との間に設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
8. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記第１電動モータの出力軸には、第２駆動ギヤ部が設けられ、
   前記一方のスクリューには、前記第２駆動ギヤ部と噛み合う第２従動ギヤ部が設けられ、
   前記第２駆動ギヤ部及び前記第２従動ギヤ部は、前記第２駆動ギヤ部の歯部の歯幅方向、及び前記第２従動ギヤ部の歯部の歯幅方向が、前記入力側スクリューの軸心方向と一致する平歯車で構成され、
   前記スライド支持機構は、前記第２駆動ギヤ部の歯部及び前記第２従動ギヤ部の歯部を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。

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