JP2015081673A - 電動アクチュエータ及びアクチュエータユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動アクチュエータ2は、筒状に形成されるハウジング3と、該ハウジング3内に収容されて電動モータ4により一方が回転することにより他方が直線状に変位して出力部が進退する第1スクリュー及び第2スクリューを有するスクリュー機構と、第1スクリュー及び第2スクリューのうちの一方の入力側スクリューに対して軸心方向に変位不能且つ回転自在に設けられたピストン部20と、を有する。ハウジング3には、ピストン部20よりも退避方向側の第1空間S1に連通する第1ポート5と、ピストン部20よりも進出方向側の第2空間S2に連通する第2ポート6と、が形成されている。
【選択図】図3
Description
アクチュエータユニット1の説明にあたり、まず、アクチュエータユニット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、アクチュエータユニット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、アクチュエータユニット1を模式的に示す図である。アクチュエータユニット1は、図3に示すように、電動アクチュエータ2と、油圧回路30と、を備えている。アクチュエータユニット1は、電動アクチュエータ2の電動モータ4の回転力、及び、油圧回路30を流れる流体としての圧油の圧力、の双方によって駆動可能なように構成されている。すなわち、アクチュエータユニット1は、電力及び油圧の双方によって駆動可能である。
図4は、電動アクチュエータ2の構成を模式的に示す断面図である。図4に示すように、電動アクチュエータ2は、ハウジング3、スクリュー機構10、電動モータ4、ピストン部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。
油圧回路30は、電動アクチュエータ2の各圧力室S1,S2,S3に対する圧油を給排するための流体回路として設けられている。油圧回路30は、図3に示すように、油圧ポンプ55、リザーバタンク56、複数の油路、及び複数の弁(バルブ)を備え、これらが互いに接続されることにより構成されている。油圧回路30は、複数の油路として、給油路31(流体供給流路)、排油路32、第1油路33(第1流路)、第2油路34(第2流路)、パイロット圧油供給路35、パイロット圧油排出路36、パイロット圧油路37、リリーフ路38等を有している。また、油圧回路30は、複数の弁として、駆動制御弁40(第1切替弁)、モード切替弁41(第2切替弁)、電磁弁42、リリーフ弁47等を有している。
油圧回路30は、切替機構50を備えている。切替機構50は、制御部51と、上述した第1油路33、第2油路34、駆動制御弁40、モード切替弁41、及び電磁弁42と、を有している。
本実施形態に係るアクチュエータユニット1は、電動モード、油圧モード、及びバイパスモード、の3つのモードで作動する。以下では、各モードでのアクチュエータユニット1の動作について説明する。
アクチュエータユニット1は、通常作動時、具体的には、スクリュー機構10において固着状態が発生しておらず、且つ油圧回路30が正常に動作しているときには、電動モードで作動する。このとき、固着状態検知センサ27a及び圧力センサ48から制御部51へ通知信号Sg1,Sg2は送信されない。
上述のように、通常動作時においては、アクチュエータユニット1は電動モードで作動する。すなわち、スクリュー機構10が機能することにより、電動アクチュエータ2が作動する。しかし、スクリュー機構10が固着状態になり、第1スクリュー11と第2スクリュー12とが相対的に回転しなくなると、電動アクチュエータ2を電動モードで駆動することができなくなる。これに対して、本実施形態に係るアクチュエータユニット1では、スクリュー機構10が固着状態になった場合であっても、油圧モードで作動することにより、出力部16をハウジング3に対して進退することができる。
図7は、バイパスモード時におけるアクチュエータユニットの状態の一例を示す図である。アクチュエータユニット1において、スクリュー機構10が固着状態となり、且つ油圧回路30が正常に作動しなくなった場合(具体的には、油圧ポンプ55から吐出される圧力が所定値以下になった場合)、アクチュエータユニット1は、バイパスモードで作動する。
以上のように、本実施形態に係る電動アクチュエータ2では、電動モータ4が駆動すると、当該回転力によって第1スクリュー11も回転する。そうすると、当該回転力が第2スクリュー12に伝達されるため、当該第2スクリュー12に設けられた出力部16が、直線方向に沿って進退する。これにより、出力部16に連結された動翼102を駆動することができる。
リンク機構60は、図8に示すように、第1リンク部材61、第2リンク部材62、及び第3リンク部材63を有している。各リンク部材61,62,63は、直線状に延びるロッド状の部材によって構成されている。
本変形例に係るアクチュエータユニット1aでも、上記実施形態の場合と同様、電動モード、油圧モード、及びバイパスモード、の3つのモードで作動する。これらのモードのうち、油圧モード及びバイパスモードについては、上記実施形態の場合と同様に作動するため、説明を省略する。
変形例に係るアクチュエータユニット1aは、通常作動時、具体的には、スクリュー機構10において固着状態が発生しておらず、且つ油圧回路30が正常に動作しているときには、上記実施形態の場合と同様、電動モードで作動する。このとき、固着状態検知センサ27a及び圧力センサ48から制御部51へ通知信号Sg1,Sg2は送信されず、上記実施形態の場合と同様に作動する。また、このとき、第1ポート側空間S11及び第2ポート側空間S12には流体が供給されておらず、リンク機構60はロック解除状態となる。よってこのとき、上述の場合と同様、ピストン部20の前後方向への変位は駆動制御弁40にフィードバックされない。
以上のように、本変形例に係るアクチュエータユニット1aでは、電動モータ4によって出力部16が変位されている状態において、油圧回路30が故障した場合であっても、ピストン部20をハウジング3内における所定位置に維持することができるため、出力部16の位置制御を継続して行うことができる。
2 電動アクチュエータ
3 ハウジング
4 電動モータ
5 第1ポート
6 第2ポート
10 スクリュー機構
11 第1スクリュー
12 第2スクリュー
16 出力部
17 ボールスプライン機構(スライド支持機構)
20 ピストン部
S1 第1圧力室
S2 第2圧力室
S3 第3圧力室
Claims (10)
- 筒状に形成されるハウジングと、
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電動モータと、
前記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て前記ハウジングの一端側から外部へ突出し、前記ハウジングの筒軸方向に沿って該ハウジングから進出する進出方向と、該ハウジング内に退避する退避方向とに進退可能な出力部と、
前記ハウジング内における前記出力側スクリューよりも前記退避方向側に配置され、前記入力側スクリューに対して該入力側スクリューの軸心方向に変位不能且つ回転自在に設けられたピストン部と、
前記ハウジング内における前記ピストン部よりも前記退避方向側の空間である第1圧力室、前記出力側スクリューよりも前記進出方向側の空間である第2圧力室、及び、前記出力側スクリューと前記ピストン部との間の空間である第3圧力室と、を備え、
前記ピストン部は、前記第1圧力室内の圧力及び前記第3圧力室内の圧力が調整されることにより、前記ハウジングの筒軸方向における所定位置となるように制御され、
前記ハウジングに設けられ、前記第1圧力室を外部と連通する第1ポート、及び前記第2圧力室を外部と連通する第2ポート、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、
前記ピストン部は、外周側が前記ハウジングの内周面に対して該ハウジングの筒軸方向に摺動自在であるとともに、内周側が軸受を介して前記入力側スクリューを回転自在に保持していることを特徴とする、電動アクチュエータ。 - 請求項1又は請求項2に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記出力側スクリューには、前記第2圧力室と前記第3圧力室とを連通する連通路が形成さ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3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4のいずれか1項に記載の電動アクチュエータと、
前記電動アクチュエータの第1ポートに接続される第1流路、前記電動アクチュエータの第2ポートに接続される第2流路、及び、前記第1流路を介して前記電動アクチュエータの第1圧力室に流体を供給する第1状態と前記第2流路を介して前記電動アクチュエータの第2圧力室に流体を供給する第2状態とに切替可能な切替機構、を有する流体回路と、
を備えていることを特徴とする、アクチュエータユニット。 - 請求項5に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記流体回路は、ポンプ、及び該ポンプの吐出側に連通する流体供給流路を更に有し、
前記切替機構は、
前記第1流路と前記流体供給流路とを連通する第1位置と、前記第2流路と前記流体供給流路とを連通する第2位置と、に切替可能な第1切替弁と、
前記第1切替弁が前記第1位置又は前記第2位置となるように該第1切替弁の位置を制御することにより、前記第1状態と前記第2状態とを切り替える制御部と
を更に有していることを特徴とする、アクチュエータユニット。 - 請求項6に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記第1流路は、前記第1ポート側の第1ポート側流路と、前記第1切替弁側の切替弁側第1流路とを有し、
前記第2流路は、前記第2ポート側の第2ポート側流路と、前記第1切替弁側の切替弁側第2流路とを有し、
前記切替機構は、前記第1流路及び前記第2流路に跨るように設けられ、前記第1ポート側流路と前記切替弁側第1流路とを連通し且つ前記第2ポート側流路と前記切替弁側第2流路とを連通する給排位置と、前記第1ポート側流路と前記第2ポート側流路とを連通するバイパス位置と、に切替可能な第2切替弁、を更に有し、
前記制御部は、前記第2切替弁が前記給排位置又は前記バイパス位置となるように該第2切替弁の位置を制御するようにも構成されていることを特徴とする、アクチュエータユニット。 - 請求項6又は請求項7に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記第1切替弁は、
筒状に形成され、前記出力部の進退方向に沿う方向に延びるように設けられるスリーブ部と、
前記スリーブ部に収容され、該スリーブ部の筒軸方向における前記進出方向側に変位することにより前記第1切替弁を前記第2位置に切り替える一方、前記スリーブ部の筒軸方向における前記退避方向側に変位することにより前記第1切替弁を前記第1位置に切り替えるスプール部と、を有し、
前記ピストン部と前記スプール部とを連結する連結機構、を更に備えていることを特徴とする、アクチュエータユニット。 - 請求項8に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記連結機構は、
一端側が前記ピストン部に連結され、前記ピストン部が進退する方向に沿って延びるように設けられた第1リンク部材と、
一端側が前記第1リンク部材の他端側に揺動自在に連結され、該第1リンク部材と交差する方向に沿って延びるように設けられた第2リンク部材と、
一端側が前記スプール部に固定され、前記第1リンク部材が延びる方向に沿って延びるように設けられ、他端側が、前記第2リンク部材における該第2リンク部材が延びる方向の中途部分に揺動自在に連結された第3リンク部と、を有し、
前記リンク機構を、前記第2リンク部材の他端部を固定するロック状態と、該他端部の固定を解除するロック解除状態と、に切替可能なリンク端部ロック機構を更に備えていることを特徴とする、アクチュエータユニット。 - 請求項9に記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記リンク端部ロック機構は、筒状のシリンダと、それぞれが前記シリンダの筒軸方向に沿って摺動可能な一対のピストンと、を有し、前記一対のピストンで前記第2リンク部材の他端部を挟んで保持することにより前記リンク機構が前記ロック状態となる一方、前記一対のピストンが互いに離間することにより前記リンク機構が前記ロック解除状態となるように構成されていることを特徴とする、アクチュエータユニット。
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