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