JP3546011B2 - Actuator device and flap drive device - Google Patents

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JP3546011B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２個のアクチュエータからの差動出力を利用して大きな変位を取り出すためのアクチュエータ装置に関する。また本発明は、ヘリコプタなどのロータブレードの後縁に設けられるフラップを駆動するためのフラップ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、市街地のヘリポートに離発着するコミュータヘリコプタの要望が高まっており、実現のために騒音の低減化が要求されている。その騒音対策として有効な手段の１つとして、ヘリコプタのロータブレードにフラップを取り付け、フラップを３０Ｈｚ〜５０Ｈｚ程度で高速駆動することによって、ロータブレードの空力特性を改善する手法が考えられている。
【０００３】
本出願人は先にロータブレードのフラップ駆動装置を提案している（特許第３０５３６２０号）。フラップ駆動装置に用いるアクチュエータは、ブレード内に収容可能なように、小形で軽量なものが必要になり、たとえばピエゾアクチュエータが有望視されている。ただ、ピエゾアクチュエータの変位量は僅かなため、フラップに至る途中で、たとえば変位量を１０倍〜２０倍程度に拡大する変位拡大機構を設けることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした変位拡大機構を含むフラップ駆動機構において、ベアリングなどの可動部分や摺動部分が存在すると、摩耗や疲労などに起因して耐用時間や寿命がある程度決まってしまう。特に高い安全性が要求される航空機分野では、定期点検や部品交換などで対処可能であるが、フラップ駆動機構をブレードに内蔵した場合、点検作業が困難で、しかも部品交換はブレード交換という大がかりな作業になるため、現実には不可能に近い。
【０００５】
本発明の目的は、高い耐久性、高い信頼性を達成できるアクチュエータ装置およびフラップ駆動装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可動部が互いに平行かつ逆位相で変位する第１および第２アクチュエータと、
第１および第２アクチュエータの可動部に装着され、各アクチュエータの直線変位を角変位に変換するための弾性変形部材と、
弾性変形部材の角変位を伝達するための出力アームとを備え、
弾性変形部材は、第１アクチュエータの可動部に装着される第１ベース部、第２アクチュエータの可動部に装着される第２ベース部、第１ベース部から略三角形状に延出する２本の第１弾性アーム、第２ベース部から略三角形状に延出する２本の第２弾性アーム、および第１弾性アームの頂部と第２弾性アームの頂部とを連結する連結部を有し、第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、第１および第２弾性アームの頂部は、それぞれ第１および第２ベース部に対して角変位を許容しつつ、各アクチュエータの変位方向には変位しないように略三角形状の一部を成すことを特徴とするアクチュエータ装置である。
【０００７】
本発明に従えば、第１アクチュエータの可動部が−ｄだけ変位し、第２アクチュエータの可動部が＋ｄだけ変位すると、第１ベース部から略三角形状に延出した第１弾性アームの頂部が下方に変位しようとし、第２ベース部から略三角形状に延出した第２弾性アームの頂部が上方に変位しようとする。すると、各頂部を連結する連結部にはモーメントが作用し、頂部間距離の中点を中心とする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アームによって大きな直線変位に変換できるため、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【０００８】
また、第１および第２アクチュエータは互いに逆位相で駆動することによって、温度変動などに起因してドリフトが生じた場合、第１および第２アクチュエータには同相成分として作用するため、差動出力に対するドリフトの影響を低減できる。
【０００９】
また、第１弾性アームおよび第２弾性アームは略三角形状を成すことによって、出力アームの長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。そして第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、第１および第２弾性アームの頂部は、それぞれ第１および第２ベース部に対して角変位を許容しつつ、各アクチュエータの変位方向には変位しないように略三角形状の一部を成す。また、弾性アームのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００１０】
弾性変形部材は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成でき、各部を同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００１１】
なお、第１弾性アームおよび第２弾性アームの幅寸法を増加したり、１本のアームを複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【００１２】
また本発明は、可動部が互いに平行かつ逆位相で変位する第１および第２アクチュエータと、
第１および第２アクチュエータの可動部に装着され、各アクチュエータの直線変位を角変位に変換するための弾性変形部材と、
弾性変形部材の角変位を伝達するための出力アームとを備え、
弾性変形部材は、第１アクチュエータの可動部に装着される第１ベース部、第２アクチュエータの可動部に装着される第２ベース部、第１ベース部からＸ字状に交差するように延出する２本の第１弾性アーム、第２ベース部からＸ字状に交差するように延出する２本の第２弾性アーム、および第１弾性アームの各端部と第２弾性アームの各端部とを連結する連結部を有することを特徴とするアクチュエータ装置である。
【００１３】
本発明に従えば、第１アクチュエータの可動部が−ｄだけ変位し、第２アクチュエータの可動部が＋ｄだけ変位すると、第１ベース部からＸ字状に延出した第１弾性アームの各端部が下方に変位しようとし、第２ベース部からＸ字状に延出した第２弾性アームの各端部が上方に変位しようとする。すると、連結部の上部でアーム端部が連結された上部連結部分および連結部の下部でアーム端部が連結された下部連結部分には同じ回転方向のモーメントが作用し、上部連結部分と下部連結部分の間の中点を中心とする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アームによって大きな直線変位に変換できるため、たとえばピエゾ素子や磁歪素子などの出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００１４】
また、第１および第２アクチュエータは互いに逆位相で駆動することによって、温度変動などに起因してドリフトが生じた場合、第１および第２アクチュエータには同相成分として作用するため、差動出力に対するドリフトの影響を低減できる。
【００１５】
また、第１弾性アームおよび第２弾性アームはそれぞれＸ字状に交差し、各アームを斜辺とする三角形状の支持構造を成すことによって、出力アームの長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。そして第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、連結部が角変位しつつ各アクチュエータの変位方向には変位しないように、第１および第２弾性アームがＸ字状に構成される。また、弾性アームのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００１６】
弾性変形部材は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成でき、各部を同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００１７】
なお、第１弾性アームおよび第２弾性アームの幅寸法を増加したり、１本のアームを複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【００１８】
また本発明は、弾性変形部材は、第１ベース部から外側に略平行に延出する複数の第１支持アーム、第１支持アームの各端部を固定する第１アーム固定部、第２ベース部から外側に略平行に延出する複数の第２支持アーム、および第２支持アームの各端部を固定する第２アーム固定部を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、連結部が角変位したり、出力アームを通じて外部反力が印加された場合、第１弾性アームおよび第２弾性アームに引張応力や圧縮応力が生じて、第１および第２アクチュエータの可動部に軸方向に対して垂直な方向に倒れようとする力が作用するため、第１ベース部および第２ベース部から外側に略平行に延出する複数の第１支持アームおよび第２支持アームで可動部の倒れを支えることによって、可動部に対して変位方向と垂直な方向の荷重が作用するのを防止できる。特にピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータは、変位方向と垂直な方向の強度が低いため、こうした支持機構が好ましい。
【００２０】
第１アーム固定部および第２アーム固定部は、第１および第２アクチュエータの本体や外部筐体などに固定される。
【００２１】
また、第１支持アームおよび第２支持アームは略平行に延出して、平行リンク機構のように動作するため、第１ベース部および第２ベース部の直線変位を許容できる。また、支持アームのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な平行リンク運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００２２】
なお、第１支持アームおよび第２支持アームの幅寸法を増加したり、１本のアームを複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【００２８】
また本発明は、弾性変形部材は、第１および第２アクチュエータの各可動部に対して圧縮荷重を印加することを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、弾性変形部材は各可動部に対して圧縮荷重を印加することによって、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータを保護できる。
【００３０】
また本発明は、弾性変形部材の中立状態において、連結部の角変位中心から所定距離隔てた位置でアクチュエータの変位方向と平行な荷重を印加するためのプリロード部材を備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、連結部の角変位中心から所定距離隔てた位置でアクチュエータの変位方向と平行な荷重を印加することによって、連結部が中立状態から少しだけ角変位すると、連結部の角変位運動がプリロードによって増強されるため、弾性変形部材を変形させるために必要な力を打ち消し、しかも出力アームの角変位量を増加させることができる。
【００３２】
また、プリロードによって第１および第２アクチュエータに圧縮荷重を印加できるため、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータにおいて、アクチュエータを保護できる。
【００３３】
また本発明は、出力アームに連結され、出力アームの角変位に応じて直線変位する出力ロッドを備え、
出力ロッドには、出力アームと出力ロッドとの交差角度の変化を許容するための板ばね部材が設けられることを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、出力アームに出力ロッドを連結することによって、連結部分の回転半径に比例した直線変位が得られる。
【００３５】
また、出力ロッドに板ばね部材を設けることによって、出力アームが正または負方向に角変位しても、板ばね部材の撓み変形によって、出力アームと出力ロッドとの交差角度の変化を許容できるため、出力ロッドの軸振れを緩和できる。
【００３６】
また本発明は、ブレードの後縁に角変位自在に取り付けられるフラップと、
フラップを駆動するための上記のアクチュエータ装置とを備えることを特徴とするフラップ駆動装置である。
【００３７】
本発明に従えば、小型で軽量なフラップ駆動装置を実現できるため、これをブレードなどに搭載することによって、ロータブレードの空力特性の改善が図られ、ヘリコプタ騒音の低減化を達成できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態を示し、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）はその部分拡大図である。アクチュエータ装置１は、２個のアクチュエータ２ａ，２ｂと、弾性変形部材４と、出力アーム９と、出力ロッド１０と、プリロードロッド１５などで構成される。
【００３９】
アクチュエータ２ａ，２ｂは、ピエゾ素子や磁歪素子などで構成され、その可動部３ａ，３ｂが互いに平行かつ逆位相で変位するように駆動される。
【００４０】
弾性変形部材４は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂを架け渡すように装着される。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、弾性変形部材４には、アクチュエータ２ａの可動部３ａに装着されるベース部５ａと、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂに装着されるベース部５ｂと、ベース部５ａからベース部５ｂに向かって略三角形状に延出する２本の弾性アーム６ａ，７ａと、ベース部５ｂからベース部５ａに向かって略三角形状に延出する２本の弾性アーム６ｂ，７ｂと、弾性アーム６ａ，７ａの頂部と弾性アーム６ｂ，７ｂの頂部とを連結する連結部８と、ベース部５ａから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ａ，１２ａと、支持アーム１１ａ，１２ａの各端部を固定するアーム固定部１３ａと、ベース部５ｂから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ｂ，１２ｂと、支持アーム１１ｂ，１２ｂの各端部を固定するアーム固定部１３ｂなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００４２】
アクチュエータ２ａ，２ｂの本体は、固定部材１４によって挟持、固定され、アーム固定部１３ａ，１３ｂも固定部材１４の両端に固定される。
【００４３】
出力アーム９は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、２個のアーム部材９ａ，９ｂが連結部８の上部を両側から挟持するように構成され、連結部８の角変位を伝達して、その回転半径を拡大する機能を有する。
【００４４】
出力ロッド１０は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、出力アーム９の先端に連結され、出力アーム９の角変位に応じて長手方向に沿って直線変位して、たとえばロータブレードに取り付けられたフラップ駆動に利用される。出力ロッド１０には、出力アーム９のアーム部材９ａ，９ｂによって挟持される連結部材１０ａと、出力ロッド１０に撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂと、ロッド本体１０ｃなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００４５】
プリロードロッド１５は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、その上部には連結部８との干渉を回避する開口部が形成された係合フレーム１５ａが設けられ、係合フレーム１５ａは連結部８から出力アーム９側に所定距離隔てた位置に係合している。プリロードロッド１５の下部はアクチュエータ２ａ，２ｂを固定する底板２ｃに係合している。プリロードロッド１５は引張り荷重が発生するように長さが調整され、可動部３ａ，３ｂの変位方向と平行な荷重を印加する機能を有する。
【００４６】
図２は図１に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図２（ａ）は中立状態、図２（ｂ）は変位状態を示す。アクチュエータ２ａの可動部３ａが中立位置から−ｄだけ変位し、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂが中立位置から＋ｄだけ変位すると、ベース部５ａから略三角形状に延出した弾性アーム６ａ，７ａの頂部が下方に変位しようとし、ベース部５ｂから略三角形状に延出した弾性アーム６ｂ，７ｂの頂部が上方に変位しようとする。すると、各頂部を連結する連結部８にはモーメントが作用し、頂部間距離の中点を角変位中心８ａとする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アーム９によって大きな直線変位に変換される。そのためアクチュエータ２ａ，２ｂとして、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００４７】
出力アーム９の角変位は、図１に示すように、出力ロッド１０との連結によって直線変位に変換される。出力ロッド１０には撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂが設けられ、出力アーム９と出力ロッド１０との交差角度の変化を許容している。
【００４８】
拡大率は、アクチュエータ２ａ，２ｂの変位−ｄ，＋ｄに対する出力アーム９の出力変位Ｘの倍率として定義でき、弾性アーム６ａ，７ａのヒンジ点８ｄおよび弾性アーム６ｂ，７ｂのヒンジ点８ｅと角変位中心８ａとの距離α、出力アーム９のアーム長さβを用いて、ｄ：Ｘ＝α：βという関係が成立する。
【００４９】
アクチュエータ２ａ，２ｂは互いに逆位相で駆動することによって、温度変動などに起因してドリフトが生じた場合、可動部３ａ，３ｂの変位には同相成分として作用するため、出力アーム９の角変位には殆んど影響を与えない。
【００５０】
弾性アーム６ａ，７ａおよび弾性アーム６ｂ，７ｂは略三角形状を成すことによって、出力アーム９の長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。また、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００５１】
たとえば、弾性変形部材４や出力アーム９の角変位支持にベアリングを使用した場合、荷重や作動速度などを考慮して耐久時間を見積もると、約７０時間と算出される。これに対して本発明のように弾性ヒンジ機構を使用した場合、材料の疲労損傷がないように応力レベルを設定することによって、ほぼ無限に近い寿命を達成できる。
【００５２】
また、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂの幅寸法を増加したり、１本のアームを複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【００５３】
支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂの倒れを支える。連結部８が角変位したり、出力アーム９を通じて外部反力が印加された場合、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂに引張応力や圧縮応力が生じて、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂに軸方向に対して垂直な方向に倒れようとする力が作用する。その対策として、ベース部５ａ，５ｂから外側に略平行に延出する複数の支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂで可動部３ａ，３ｂの倒れを支えることによって、可動部変位方向と垂直な方向の荷重が作用するのを防止できる。
【００５４】
支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは略平行に延出して、平行リンク機構のように動作するため、ベース部５ａ，５ｂの直線変位を許容できる。また、支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な平行リンク運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００５５】
プリロードロッド１５は、弾性変形部材４の中立状態において、角変位中心８ａから所定距離隔てた位置で下方にプリロード荷重Ｆｐを印加している。そのため、連結部８が中立状態から少しだけ角変位すると、プリロード荷重Ｆｐは角変位中心８ａの周りにモーメントとして働いて、連結部８の角変位運動が増強されるため、弾性変形部材を変形させるために必要な力を打ち消し、しかも出力アーム９の角変位量を増加させることができる。
【００５６】
また、プリロード荷重Ｆｐはアクチュエータ２ａ，２ｂに圧縮荷重を印加するため、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータにおいて、アクチュエータを保護できる。
【００５７】
図３は本発明の第２実施形態を示し、図３（ａ）は全体斜視図、図３（ｂ）はその部分拡大図である。アクチュエータ装置１は、２個のアクチュエータ２ａ，２ｂと、弾性変形部材４と、出力アーム９と、出力ロッド１０と、プリロードロッド１５などで構成され、全体構成は図１のものと同様であるが、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂの延出方向が相違する。
【００５８】
アクチュエータ２ａ，２ｂ、出力アーム９、出力ロッド１０については、図１のものと同様であるため、重複説明を省く。
【００５９】
図３（ｂ）に示すように、弾性変形部材４には、アクチュエータ２ａの可動部３ａに装着されるベース部５ａと、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂに装着されるベース部５ｂと、ベース部５ａの内側延長部分５ｃから上方に向かって略三角形状に延出する２本の弾性アーム６ａ，７ａと、ベース部５ｂの内側延長部分５ｄから上方に向かって略三角形状に延出する２本の弾性アーム６ｂ，７ｂと、弾性アーム６ａ，７ａの頂部と弾性アーム６ｂ，７ｂの頂部とを連結する連結部８と、ベース部５ａから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ａ，１２ａと、支持アーム１１ａ，１２ａの各端部を固定するアーム固定部１３ａと、ベース部５ｂから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ｂ，１２ｂと、支持アーム１１ｂ，１２ｂの各端部を固定するアーム固定部１３ｂなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００６０】
弾性アーム６ａ，７ａおよび弾性アーム６ｂ，７ｂは、略三角形状を成すことによって、出力アーム９の長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。
【００６１】
プリロードロッド１５は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、その上端は連結部８の上方延長部分８ｂに設けられたピン８ｃに係合している。プリロードロッド１５の下部はアクチュエータ２ａ，２ｂを固定する底板２ｃに係合している。プリロードロッド１５は、連結部８との干渉を回避するように両側に２本設けられ、引張り荷重が発生するように長さが調整され、可動部３ａ，３ｂの変位方向と平行な荷重を印加する機能を有する。
【００６２】
アクチュエータ装置１の動作は、図１のものと同様であり、アクチュエータ２ａの可動部３ａが中立位置から−ｄだけ変位し、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂが中立位置から＋ｄだけ変位すると、ベース部５ａから略三角形状に延出した弾性アーム６ａ，７ａの頂部が下方に変位しようとし、ベース部５ｂから略三角形状に延出した弾性アーム６ｂ，７ｂの頂部が上方に変位しようとする。すると、各頂部を連結する連結部８にはモーメントが作用し、頂部間距離の中点を角変位中心８ａとする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アーム９によって大きな直線変位に変換される。そのためアクチュエータ２ａ，２ｂとして、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００６３】
出力アーム９の角変位は、出力ロッド１０との連結によって直線変位に変換される。出力ロッド１０には撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂが設けられ、出力アーム９と出力ロッド１０との交差角度の変化を許容している。
【００６４】
図４は本発明の第３実施形態を示し、図４（ａ）は全体斜視図、図４（ｂ）はその部分拡大図である。アクチュエータ装置１は、２個のアクチュエータ２ａ，２ｂと、弾性変形部材４と、出力アーム９と、出力ロッド１０と、プリロードロッド１５などで構成され、全体構成は図１のものと同様であるが、弾性変形部材４の形状が相違する。
【００６５】
アクチュエータ２ａ，２ｂは、ピエゾ素子や磁歪素子などで構成され、その可動部３ａ，３ｂが互いに平行かつ逆位相で変位するように駆動される。
【００６６】
弾性変形部材４は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂを架け渡すように装着される。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、弾性変形部材４には、アクチュエータ２ａの可動部３ａに装着されるベース部５ａと、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂに装着されるベース部５ｂと、ベース部５ａからベース部５ｂに向かってＸ字状に交差するように延出する２本の弾性アーム６ａ，７ａと、ベース部５ｂからベース部５ａに向かってＸ字状に交差するように延出する２本の弾性アーム６ｂ，７ｂと、弾性アーム６ａ，７ａの各端部と弾性アーム６ｂ，７ｂの各端部とを連結する連結部８と、ベース部５ａから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ａ，１２ａと、支持アーム１１ａ，１２ａの各端部を固定するアーム固定部１３ａと、ベース部５ｂから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ｂ，１２ｂと、支持アーム１１ｂ，１２ｂの各端部を固定するアーム固定部１３ｂなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００６８】
図４では、弾性アーム６ａ，６ｂを含む部材を中心として、弾性アーム７ａ，７ｂを含む２つの部材をその両側に配置し一体化した構成を例示する。弾性アーム６ａ，７ａおよび弾性アーム６ｂ，７ｂは、交差部分で互いに干渉しないように一定の隙間を介して配置される。ベース部５ａ，５ｂおよび連結部８は、それぞれ一体化されている。
【００６９】
アクチュエータ２ａ，２ｂの本体は、固定部材１４によって挟持、固定され、アーム固定部１３ａ，１３ｂも固定部材１４の両端に固定される。
【００７０】
出力アーム９は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、２個のアーム部材９ａ，９ｂが連結部８の上部を両側から挟持するように構成され、連結部８の角変位を伝達して、その回転半径を拡大する機能を有する。
【００７１】
出力ロッド１０は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、出力アーム９の先端に連結され、出力アーム９の角変位に応じて長手方向に沿って直線変位して、たとえばロータブレードに取り付けられたフラップ駆動に利用される。出力ロッド１０には、出力アーム９のアーム部材９ａ，９ｂによって挟持される連結部材１０ａと、出力ロッド１０に撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂと、ロッド本体１０ｃなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００７２】
プリロードロッド１５は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、その上端は連結部８の上方に設けられたピン８ｃに係合している。プリロードロッド１５の下部はアクチュエータ２ａ，２ｂを固定する底板２ｃに係合している。プリロードロッド１５は、連結部８との干渉を回避するように両側に２本設けられ、引張り荷重が発生するように長さが調整され、可動部３ａ，３ｂの変位方向と平行な荷重を印加する機能を有する。
【００７３】
図５は図４に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図５（ａ）は中立状態、図５（ｂ）は変位状態を示す。アクチュエータ２ａの可動部３ａが中立位置から−ｄだけ変位し、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂが中立位置から＋ｄだけ変位すると、ベース部５ａからＸ字状に延出した弾性アーム６ａ，７ａの各端部が下方に変位しようとし、ベース部５ｂからＸ字状に延出した弾性アーム６ｂ，７ｂの各端部が上方に変位しようとする。すると、連結部８の上部でアーム端部が連結された上部連結部分および連結部８の下部でアーム端部が連結された下部連結部分には同じ回転方向のモーメントが作用し、上部連結部分と下部連結部分の間の中点を角変位中心８ａとする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アーム９によって大きな直線変位に変換される。そのためアクチュエータ２ａ，２ｂとして、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００７４】
出力アーム９の角変位は、図４に示すように、出力ロッド１０との連結によって直線変位に変換される。出力ロッド１０には撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂが設けられ、出力アーム９と出力ロッド１０との交差角度の変化を許容している。
【００７５】
拡大率は、アクチュエータ２ａ，２ｂの変位−ｄ，＋ｄに対する出力アーム９の出力変位Ｘの倍率として定義でき、ベース部５ａ，５ｂと角変位中心８ａとの距離α、出力アーム９のアーム長さγを用いて、ｄ：Ｘ＝α／２：γという関係が成立する。
【００７６】
アクチュエータ２ａ，２ｂは互いに逆位相で駆動することによって、温度変動などに起因してドリフトが生じた場合、可動部３ａ，３ｂの変位には同相成分として作用するため、出力アーム９の角変位には殆んど影響を与えない。
【００７７】
弾性アーム６ａ，７ａおよび弾性アーム６ｂ，７ｂはそれぞれＸ字状に交差し、各アームを斜辺とする三角形状の支持構造を成すことによって、出力アーム９の長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。また、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００７８】
また、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂの幅寸法を増加したり、１本のアームを複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【００７９】
支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂの倒れを支える、連結部８が角変位したり、出力アーム９を通じて外部反力が印加された場合、弾性アーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂに引張応力や圧縮応力が生じて、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂに軸方向に対して垂直な方向に倒れようとする力が作用する。その対策として、ベース部５ａ，５ｂから外側に略平行に延出する複数の支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂで可動部３ａ，３ｂの倒れを支えることによって、可動部変位方向と垂直な方向の荷重が作用するのを防止できる。
【００８０】
支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは略平行に延出して、平行リンク機構のように動作するため、ベース部５ａ，５ｂの直線変位を許容できる。また、支持アーム１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な平行リンク運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【００８１】
プリロードロッド１５は、弾性変形部材４の中立状態において、角変位中心８ａから所定距離隔てた位置で下方にプリロード荷重Ｆｐを印加している。そのため、連結部８が中立状態から少しだけ角変位すると、プリロード荷重Ｆｐは角変位中心８ａの周りにモーメントとして働いて、連結部８の角変位運動が増強されるため、弾性変形部材を変形させるために必要な力を打ち消し、しかも出力アーム９の角変位量を増加させることができる。
【００８２】
また、プリロード荷重Ｆｐはアクチュエータ２ａ，２ｂに圧縮荷重を印加するため、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータにおいて、アクチュエータを保護できる。
【００８３】
図６は本発明の第４実施形態を示し、図６（ａ）は全体図、図６（ｂ）はアーム部材の拡大図である。アクチュエータ装置１は、２個のアクチュエータ２ａ，２ｂと、弾性変形部材４と、出力アーム９と、出力ロッド１０と、プリロードロッド１５などで構成され、全体構成は図４のものと同様であるが、図６（ｂ）に示すように、弾性アーム６ａ，６ｂおよび支持アーム１１ａ，１１ｂが１枚の弾性板材で構成され、弾性アーム７ａ，７ｂおよび支持アーム１２ａ，１２ｂが１枚の弾性板材で構成される点が相違する。
【００８４】
アクチュエータ２ａ，２ｂ、出力アーム９、出力ロッド１０、プリロードロッド１５については、図４のものと同様であるため、重複説明を省く。
【００８５】
図６（ａ）に示すように、弾性変形部材４には、アクチュエータ２ａの可動部３ａに装着されるベース部５ａと、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂに装着されるベース部５ｂと、ベース部５ａからベース部５ｂに向かってＸ字状に交差するように延出する２本の弾性アーム６ａ，７ａと、ベース部５ｂからベース部５ａに向かってＸ字状に交差するように延出する２本の弾性アーム６ｂ，７ｂと、弾性アーム６ａ，７ａの各端部と弾性アーム６ｂ，７ｂの各端部とを連結する連結部８と、ベース部５ａから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ａ，１２ａと、支持アーム１１ａ，１２ａの各端部を固定するアーム固定部１３ａと、ベース部５ｂから外側に略平行に延出する複数（ここでは２本）の支持アーム１１ｂ，１２ｂと、支持アーム１１ｂ，１２ｂの各端部を固定するアーム固定部１３ｂなどが形成される。
【００８６】
中央の弾性板材は、連結部８の下面、ベース部５ａ，５ｂの上面およびアーム固定部１３ａ，１３ｂの上面にねじ等で固定され、弾性アーム６ａ，６ｂおよび支持アーム１１ａ，１１ｂとして機能する。両側の弾性板材は、連結部８の上面、ベース部５ａ，５ｂの下面およびアーム固定部１３ａ，１３ｂの下面にねじ等で固定され、弾性アーム７ａ，７ｂおよび支持アーム１２ａ，１２ｂとして機能する。
【００８７】
弾性アーム６ａ，７ａおよび弾性アーム６ｂ，７ｂはそれぞれＸ字状に交差し、各アームを斜辺とする三角形状の支持構造を成すことによって、出力アーム９の長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。
【００８８】
アクチュエータ装置１の動作は、図４のものと同様であり、アクチュエータ２ａの可動部３ａが中立位置から−ｄだけ変位し、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂが中立位置から＋ｄだけ変位すると、ベース部５ａからＸ字状に延出した弾性アーム６ａ，７ａの各端部が下方に変位しようとし、ベース部５ｂからＸ字状に延出した弾性アーム６ｂ，７ｂの各端部が上方に変位しようとする。すると、連結部８の上部でアーム端部が連結された上部連結部分および連結部８の下部でアーム端部が連結された下部連結部分には同じ回転方向のモーメントが作用し、上部連結部分と下部連結部分の間の中点を角変位中心８ａとする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アーム９によって大きな直線変位に変換される。そのためアクチュエータ２ａ，２ｂとして、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００８９】
出力アーム９の角変位は、出力ロッド１０との連結によって直線変位に変換される。出力ロッド１０には撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂが設けられ、出力アーム９と出力ロッド１０との交差角度の変化を許容している。
【００９０】
図７は、本発明の第５実施形態を示す全体斜視図である。アクチュエータ装置１は、２個のアクチュエータ２ａ，２ｂと、弾性変形部材４と、角変位部材１８と、出力アーム９と、出力ロッド１０と、プリロードロッド１５などで構成される。
【００９１】
アクチュエータ２ａ，２ｂは、ピエゾ素子や磁歪素子などで構成され、その可動部３ａ，３ｂが互いに平行かつ逆位相で変位するように駆動される。アクチュエータ２ａ，２ｂの本体は、固定部材１４によって挟持、固定される。
【００９２】
角変位部材１８は、アクチュエータ２ａの可動部３ａと連動する連動部１８ａと、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂと連動する連動部１８ｂと、弾性変形部材４の可動端に固定される支持部１８ｃを有する。
【００９３】
角変位部材１８と可動部３ａ，３ｂとを固定した場合、角変位部材１８の角変位によって可動部３ａ，３ｂに曲げモーメントが発生する。そのため可動部３ａ，３ｂの途中に撓み変形を許容する薄肉部を形成して、曲げモーメントを吸収している。
【００９４】
弾性変形部材４は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで板状に形成され、可動部３ａ，３ｂとの干渉を回避するための切欠きが形成されている。弾性変形部材４の固定端は、固定部材１４から外側に延出する延出部１４ａに固定される。弾性変形部材４の固定端および可動端は、可動部３ａ，３ｂより外側にそれぞれ設定することが好ましく、これによって弾性変形部材４の撓み長を長く確保できる。
【００９５】
出力アーム９は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、角変位部材１８の中心から垂直方向に延出するように形成され、角変位部材１８の角変位を伝達して、その回転半径を拡大する機能を有する。出力アーム９は角変位部材１８と一体的に形成してもよく、別部材として連結してもよい。
【００９６】
出力ロッド１０は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、出力アーム９の先端に連結され、出力アーム９の角変位に応じて長手方向に沿って直線変位して、たとえばロータブレードに取り付けられたフラップ駆動に利用される。出力ロッド１０には、出力アーム９に連結される連結部材１０ａと、出力ロッド１０に撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂと、ロッド本体１０ｃなどが形成される。これらの各部分は同じ材料で一体的に形成してもよく、あるいは複数の材料を一体化して形成してもよい。
【００９７】
プリロードロッド１５は、金属材料、複合材料、合成樹脂材料などで形成され、その上端は角変位部材１８の上方に設けられたピン８ｃに係合している。プリロードロッド１５の下部はアクチュエータ２ａ，２ｂを固定する底板２ｃに係合している。プリロードロッド１５は、角変位部材１８および弾性変形部材４との干渉を回避するように両側に２本設けられ、引張り荷重が発生するように長さが調整され、可動部３ａ，３ｂの変位方向と平行な荷重を印加する機能を有する。
【００９８】
図８は図７に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図８（ａ）は中立状態、図８（ｂ）は変位状態を示す。アクチュエータ２ａの可動部３ａが中立位置から＋ｄだけ変位し、アクチュエータ２ｂの可動部３ｂが中立位置から−ｄだけ変位すると、連動部１８ａ，１８ｂも中立位置から＋ｄ，−ｄだけそれぞれ変位し、角変位部材１８は可動部間距離の中点を角変位中心８ａとする角変位運動が生ずる。この角変位運動は出力アーム９によって大きな直線変位に変換される。そのためアクチュエータ２ａ，２ｂとして、たとえばピエゾ素子や磁歪素子など、出力変位が比較的小さいアクチュエータを使用した場合でも、大きな出力変位を得ることができる。
【００９９】
出力アーム９の角変位は、図７に示すように、出力ロッド１０との連結によって直線変位に変換される。出力ロッド１０には撓み変形を付与する板ばね部材１０ｂが設けられ、出力アーム９と出力ロッド１０との交差角度の変化を許容している。
【０１００】
拡大率は、アクチュエータ２ａ，２ｂの変位＋ｄ，−ｄに対する出力アーム９の出力変位Ｘの倍率として定義でき、可動部３ａ，３ｂと角変位中心８ａとの距離α、出力アーム９のアーム長さβを用いて、ｄ：Ｘ＝α：βという関係が成立する。
【０１０１】
アクチュエータ２ａ，２ｂは互いに逆位相で駆動することによって、温度変動などに起因してドリフトが生じた場合、可動部３ａ，３ｂの変位には同相成分として作用するため、出力アーム９の角変位には殆んど影響を与えない。
【０１０２】
弾性変形部材４のヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【０１０３】
たとえば、弾性変形部材４や出力アーム９の角変位支持にベアリングを使用した場合、荷重や作動速度などを考慮して耐久時間を見積もると、約７０時間と算出される。これに対して本発明のように弾性ヒンジ機構を使用した場合、材料の疲労損傷がないように応力レベルを設定することによって、ほぼ無限に近い寿命を達成できる。
【０１０４】
また、弾性変形部材４の幅寸法を増加したり、複数本構成とし幅方向に分散配置することによって、角変位面に直交する方向の外力に対する剛性を高めることができる。
【０１０５】
また、弾性変形部材４を出力ロッド１０とほぼ平行に配置することによって、出力ロッド１０からの外部反力を弾性変形部材４の引張り剛性で対抗できる。
【０１０６】
プリロードロッド１５は、弾性変形部材４の中立状態において、角変位中心８ａから所定距離隔てた位置で下方にプリロード荷重Ｆｐを印加している。そのため、角変位部材１８が中立状態から少しだけ角変位すると、プリロード荷重Ｆｐは角変位中心８ａの周りにモーメントとして働いて、角変位部材１８の角変位運動が増強されるため、弾性変形部材を変形させるために必要な力を打ち消し、しかも出力アーム９の角変位量を増加させることができる。
【０１０７】
また、プリロード荷重Ｆｐはアクチュエータ２ａ，２ｂに圧縮荷重を印加するため、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータにおいて、アクチュエータを保護できる。
【０１０８】
図９は弾性変形部材４によるプリロードを示す説明図であり、図９（ａ）はプリロードなしの状態、図９（ｂ）はプリロードありの状態を示す。角変位部材１８が中立状態のとき弾性変形部材４は直線的な形状であるが、弾性変形部材４の固定位置や固定角度を調整することで、アクチュエータ２ａ，２ｂの可動部３ａ，３ｂに対してプリロード圧縮荷重Ｆｐを印加できる。このとき、図９（ｂ）に示すように、角変位中心８ａ付近で剪断変形が生じている。
【０１０９】
弾性変形部材４によるプリロードは、プリロードロッド１５の代替手段としてもよく、あるいはプリロードロッド１５と併用してもよい。こうしたプリロード圧縮荷重を印加することによって、圧縮強度が高く、引張り強度が低いアクチュエータ、たとえばピエゾ素子や磁歪素子を用いたアクチュエータを保護できる。
【０１１０】
図１０は、角変位部材１８と可動部３ａ，３ｂとを点接触とした例を示す説明図である。角変位部材１８と可動部３ａ，３ｂとを点接触させた場合、角変位部材１８が角変位しても可動部３ａ，３ｂに曲げモーメントが生じないため、薄肉部を形成する必要がない。そのため可動部３ａ，３ｂの強度を向上できる。
【０１１１】
図１１は、本発明に係るフラップ駆動装置の一例を示す構成図である。フラップ２２は、ヘリコプタのロータブレードの後縁にヒンジ軸２２ａ周りに角変位自在に取り付けられる。出力ロッド１０は、ヒンジ軸２２ａから所定アーム長でフラップ２２に連結される。
【０１１２】
フラップ２２には、フラップ２２のピッチ角を検出するフラップ角センサ２２ｂが設けられる。アクチュエータ２ａ，２ｂには、可動部３ａ，３ｂの変位を検出するストロークセンサ３３ａ，３３ｂが設けられる。各センサからの検出信号は信号処理回路６６に入力され、互いに逆位相となるフラップ駆動信号をデジタル信号として出力する。Ｄ／Ａ変換器６７ａ，６７ｂは、逆位相のフラップ駆動信号をアナログ信号に変換し、増幅器６８ａ，６８ｂを経由して、アクチュエータ２ａ，２ｂを駆動する。こうしたフィードバック制御によってフラップ２２のピッチ角を高精度に制御することができる。
【０１１３】
本発明のアクチュエータ装置を用いることによって、小型で軽量なフラップ駆動装置を実現できるため、これをブレードなどに搭載することによって、ロータブレードの空力特性の改善が図られ、ヘリコプタ騒音の低減化を達成できる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、第１弾性アームおよび第２弾性アームは三角形状の支持構造を成すことによって、出力アームの長手方向に沿った外力に対する剛性を高めることができる。そして第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、第１および第２弾性アームの頂部は、それぞれ第１および第２ベース部に対して角変位を許容しつつ、各アクチュエータの変位方向には変位しないように略三角形状の一部を成す。また、弾性アームのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【０１１５】
また、第１支持アームおよび第２支持アームは略平行に延出して、平行リンク機構のように動作するため、第１ベース部および第２ベース部の直線変位を許容しつつ、可動部の倒れを支持できる。そして第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、連結部が角変位しつつ各アクチュエータの変位方向には変位しないように、第１および第２弾性アームがＸ字状に構成される。また、支持アームのヤング率および断面二次モーメントを適切に設計することで所望の弾性定数での撓み変形が可能になり、円滑な平行リンク運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【０１１６】
また本発明によれば、アクチュエータの直線変位を角変位に変換する角変位部材を弾性的に支持することによって、円滑な角変位運動を実現できる。その結果、ベアリングなどの可動部分や摺動部分を排除することができ、高い耐久性、高い信頼性を達成できる。
【０１１７】
また、プリロード荷重を印加することによって、連結部の角変位運動が増強されるため、弾性変形部材を変形させるために必要な力を打ち消し、しかも出力アームの角変位量を増加させることができる。また、アクチュエータに圧縮荷重を印加できるため、アクチュエータを保護できる。
【０１１８】
また、出力ロッドに板ばね部材を設けることによって、出力アームと出力ロッドとの交差角度の変化を許容できるため、出力ロッドの軸振れを緩和できる。
【０１１９】
また本発明によれば、小型で軽量なフラップ駆動装置を実現できるため、これをブレードなどに搭載することによって、ロータブレードの空力特性の改善が図られ、ヘリコプタ騒音の低減化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）はその部分拡大図である。
【図２】図１に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図２（ａ）は中立状態、図２（ｂ）は変位状態を示す。
【図３】本発明の第２実施形態を示し、図３（ａ）は全体斜視図、図３（ｂ）はその部分拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示し、図４（ａ）は全体斜視図、図４（ｂ）はその部分拡大図である。
【図５】図４に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図５（ａ）は中立状態、図５（ｂ）は変位状態を示す。
【図６】本発明の第４実施形態を示し、図６（ａ）は全体図、図６（ｂ）はアーム部材の拡大図である。
【図７】本発明の第５実施形態を示す全体斜視図である。
【図８】図７に示すアクチュエータ装置１の動作原理を示す説明図であり、図８（ａ）は中立状態、図８（ｂ）は変位状態を示す。
【図９】弾性変形部材４によるプリロードを示す説明図であり、図９（ａ）はプリロードなしの状態、図９（ｂ）はプリロードありの状態を示す。
【図１０】角変位部材１８と可動部３ａ，３ｂとを点接触とした例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るフラップ駆動装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ装置
２ａ，２ｂ アクチュエータ
２ｃ 底板
３ａ，３ｂ 可動部
４ 弾性変形部材
５ａ，５ｂ ベース部
６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂ 弾性アーム
８ 連結部
８ａ 角変位中心
９ 出力アーム
１０ 出力ロッド
１０ａ 連結部材
１０ｂ 板ばね部材
１０ｃ ロッド本体
１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ 支持アーム
１３ａ，１３ｂ アーム固定部
１５ プリロードロッド
１８ 角変位部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator device for extracting a large displacement using differential outputs from two actuators. Further, the present invention relates to a flap driving device for driving a flap provided at a trailing edge of a rotor blade such as a helicopter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for commuter helicopters that take off and land at helipads in urban areas, and a reduction in noise is required for realization. As one of effective measures against the noise, a method of improving aerodynamic characteristics of a rotor blade by attaching a flap to a rotor blade of a helicopter and driving the flap at a high speed of about 30 Hz to 50 Hz has been considered.
[0003]
The present applicant has previously proposed a flap driving device for a rotor blade (Japanese Patent No. 3053620). The actuator used for the flap drive device needs to be small and lightweight so that it can be housed in the blade. For example, a piezo actuator is expected to be promising. However, since the displacement amount of the piezo actuator is small, a displacement magnifying mechanism for increasing the displacement amount to about 10 to 20 times is provided on the way to the flap.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a flap driving mechanism including such a displacement enlarging mechanism, if a movable part or a sliding part such as a bearing is present, the service life and the service life are determined to some extent due to wear and fatigue. Particularly in the aircraft field where high safety is required, periodic inspections and parts replacement can be taken care of.However, if the flap drive mechanism is built into the blade, inspection work is difficult, and the replacement of parts is a major task of blade replacement. Because it becomes work, it is almost impossible in reality.
[0005]
An object of the present invention is to provide an actuator device and a flap drive device that can achieve high durability and high reliability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first and a second actuator in which a movable portion is displaced in parallel and in opposite phases to each other;
An elastically deformable member that is attached to the movable portion of the first and second actuators and converts a linear displacement of each actuator into an angular displacement;
An output arm for transmitting the angular displacement of the elastic deformation member,
The elastically deformable member includes a first base portion mounted on the movable portion of the first actuator, a second base portion mounted on the movable portion of the second actuator, and two extending from the first base portion in a substantially triangular shape. A first elastic arm, two second elastic arms extending in a substantially triangular shape from the second base portion, and a connecting portion for connecting the top of the first elastic arm and the top of the second elastic arm. When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the tops of the first and second elastic arms allow angular displacement with respect to the first and second base portions, respectively, while displacing each actuator in the displacement direction. Form part of a substantially triangular shape so that it does not displace An actuator device characterized in that:
[0007]
According to the present invention, when the movable portion of the first actuator is displaced by −d and the movable portion of the second actuator is displaced by + d, the top of the first elastic arm extending in a substantially triangular shape from the first base portion is formed. The top of the second elastic arm extending in a substantially triangular shape from the second base portion tends to be displaced downward. Then, a moment acts on the connecting portion connecting the respective vertexes, and an angular displacement motion occurs around the midpoint of the distance between the vertexes. Since this angular displacement motion can be converted into a large linear displacement by the output arm, a large output displacement can be obtained even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used.
[0008]
In addition, when the first and second actuators are driven in opposite phases to each other, if a drift occurs due to a temperature change or the like, the first and second actuators act as an in-phase component, so that the first and second actuators act as an in-phase component. The effect of drift can be reduced.
[0009]
Further, since the first elastic arm and the second elastic arm have a substantially triangular shape, the rigidity of the output arm against an external force along the longitudinal direction can be increased. When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the tops of the first and second elastic arms allow angular displacement with respect to the first and second base portions, respectively, while displacing in the displacement direction of each actuator. Forms part of a substantially triangular shape so as not to be displaced. In addition, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastic arm, it becomes possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth angular displacement movement can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0010]
The elastically deformable member can be formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and each part may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0011]
In addition, by increasing the width dimension of the first elastic arm and the second elastic arm, or by arranging a plurality of one arms and distributing them in the width direction, the rigidity against an external force in the direction orthogonal to the angular displacement plane is increased. be able to.
[0012]
Further, according to the present invention, the first and second actuators in which the movable portions are displaced in parallel and in opposite phases to each other,
An elastically deformable member that is attached to the movable portion of the first and second actuators and converts a linear displacement of each actuator into an angular displacement;
An output arm for transmitting the angular displacement of the elastic deformation member,
The elastically deformable member extends from the first base portion attached to the movable portion of the first actuator, the second base portion attached to the movable portion of the second actuator, and the first base portion so as to intersect in an X-shape. Two first elastic arms, two second elastic arms extending from the second base portion so as to intersect in an X-shape, each end of the first elastic arm, and each end of the second elastic arm An actuator device having a connecting part for connecting the parts.
[0013]
According to the present invention, when the movable part of the first actuator is displaced by −d and the movable part of the second actuator is displaced by + d, each end of the first elastic arm extending in an X shape from the first base part. The portion is going to be displaced downward, and each end of the second elastic arm extending in an X shape from the second base portion is going to be displaced upward. Then, the same rotational moment acts on the upper connecting part where the arm ends are connected above the connecting part and the lower connecting part where the arm ends are connected below the connecting part, and the upper connecting part and the lower connecting part are connected. An angular displacement movement occurs about the midpoint between the parts. Since this angular displacement motion can be converted into a large linear displacement by the output arm, a large output displacement can be obtained even when an actuator such as a piezo element or a magnetostrictive element having a relatively small output displacement is used.
[0014]
In addition, when the first and second actuators are driven in opposite phases to each other, if a drift occurs due to a temperature change or the like, the first and second actuators act as an in-phase component, so that the first and second actuators act as an in-phase component. The effect of drift can be reduced.
[0015]
Further, the first elastic arm and the second elastic arm each intersect in an X-shape and form a triangular support structure in which each arm is a hypotenuse, thereby increasing the rigidity of the output arm against an external force along the longitudinal direction. Can be. When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the first and second elastic arms are formed in an X-shape so that the connecting portion is angularly displaced and is not displaced in the displacement direction of each actuator. In addition, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastic arm, it becomes possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth angular displacement movement can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0016]
The elastically deformable member can be formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and each part may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0017]
In addition, by increasing the width dimension of the first elastic arm and the second elastic arm, or by arranging a plurality of one arms and distributing them in the width direction, the rigidity against an external force in the direction orthogonal to the angular displacement plane is increased. be able to.
[0018]
Further, according to the present invention, the elastically deformable member includes a plurality of first support arms extending substantially parallel outward from the first base portion, a first arm fixing portion for fixing each end of the first support arm, and a second base. A plurality of second support arms extending substantially parallel outward from the portion, and a second arm fixing portion for fixing each end of the second support arm.
[0019]
According to the present invention, when the connecting portion is angularly displaced or an external reaction force is applied through the output arm, a tensile stress or a compressive stress is generated in the first elastic arm and the second elastic arm, and the first and second elastic arms are generated. Since a force is applied to the movable portion of the actuator in a direction perpendicular to the axial direction, a plurality of first support arms and a plurality of first support arms extending substantially parallel outward from the first base portion and the second base portion. By supporting the falling of the movable part with the two support arms, it is possible to prevent a load in the direction perpendicular to the displacement direction from acting on the movable part. In particular, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element has a low strength in a direction perpendicular to the displacement direction, and thus such a supporting mechanism is preferable.
[0020]
The first arm fixing part and the second arm fixing part are fixed to the main body and the external housing of the first and second actuators.
[0021]
Further, since the first support arm and the second support arm extend substantially parallel and operate like a parallel link mechanism, linear displacement of the first base portion and the second base portion can be allowed. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the support arm, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and to realize a smooth parallel link motion. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0022]
By increasing the width dimension of the first support arm and the second support arm, or by arranging a plurality of single arms and distributing them in the width direction, the rigidity against an external force in the direction perpendicular to the angular displacement plane is increased. be able to.
[0028]
Further, the present invention is characterized in that the elastic deformation member applies a compressive load to each movable portion of the first and second actuators.
[0029]
According to the present invention, by applying a compressive load to each movable portion, the elastically deformable member can protect an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element.
[0030]
Further, the present invention is characterized in that a preload member is provided for applying a load parallel to the displacement direction of the actuator at a position separated by a predetermined distance from the center of angular displacement of the connecting portion in a neutral state of the elastic deformation member.
[0031]
According to the present invention, by applying a load parallel to the displacement direction of the actuator at a position separated by a predetermined distance from the center of angular displacement of the connecting portion, the angular displacement of the connecting portion is slightly changed from the neutral state. Since the movement is enhanced by the preload, the force required to deform the elastic deformation member can be canceled, and the angular displacement of the output arm can be increased.
[0032]
Further, since a compressive load can be applied to the first and second actuators by the preload, the actuator can be protected in an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element.
[0033]
Further, the present invention includes an output rod connected to the output arm and linearly displaced in accordance with the angular displacement of the output arm,
The output rod is provided with a leaf spring member for allowing a change in the intersection angle between the output arm and the output rod.
[0034]
According to the present invention, by connecting the output rod to the output arm, a linear displacement proportional to the turning radius of the connecting portion can be obtained.
[0035]
Also, by providing the leaf spring member on the output rod, even if the output arm is angularly displaced in the positive or negative direction, the deformation of the leaf spring member can allow a change in the intersection angle between the output arm and the output rod. The shaft deflection of the output rod can be reduced.
[0036]
The present invention also provides a flap which is attached to the trailing edge of the blade so as to be freely angularly displaced,
A flap drive device comprising the above-described actuator device for driving a flap.
[0037]
According to the present invention, a small and lightweight flap drive device can be realized. By mounting the flap drive device on a blade or the like, the aerodynamic characteristics of the rotor blade can be improved and helicopter noise can be reduced.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is an overall perspective view, and FIG. 1B is a partially enlarged view thereof. The actuator device 1 includes two actuators 2a and 2b, an elastic deformation member 4, an output arm 9, an output rod 10, a preload rod 15, and the like.
[0039]
The actuators 2a and 2b are composed of a piezo element, a magnetostrictive element, or the like, and are driven so that the movable portions 3a and 3b are displaced in parallel with each other and in opposite phases.
[0040]
The elastic deformation member 4 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and is mounted so as to bridge the movable portions 3a, 3b of the actuators 2a, 2b.
[0041]
As shown in FIG. 1B, the elastically deformable member 4 includes a base portion 5a mounted on the movable portion 3a of the actuator 2a, a base portion 5b mounted on the movable portion 3b of the actuator 2b, and a base portion 5a. And two elastic arms 6a and 7a extending in a substantially triangular shape from the base portion 5b toward the base portion 5b, and two elastic arms 6b and 7b extending in a substantially triangular shape from the base portion 5b toward the base portion 5a. A connecting portion 8 connecting the tops of the elastic arms 6a and 7a and the tops of the elastic arms 6b and 7b, and a plurality (two in this case) of support arms 11a and 12a extending outward from the base portion 5a substantially in parallel. An arm fixing portion 13a for fixing each end of the support arms 11a and 12a; a plurality (two in this case) of support arms 11b and 12b extending outwardly in parallel from the base portion 5b; b, such as the arm fixing part 13b for fixing each end of 12b is formed. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0042]
The main bodies of the actuators 2a and 2b are sandwiched and fixed by the fixing member 14, and the arm fixing portions 13a and 13b are also fixed to both ends of the fixing member 14.
[0043]
The output arm 9 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and is configured such that two arm members 9a and 9b sandwich the upper portion of the connecting portion 8 from both sides. It has the function of transmitting and expanding its turning radius.
[0044]
The output rod 10 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, is connected to the tip of the output arm 9, and linearly displaces in the longitudinal direction according to the angular displacement of the output arm 9. Used for flap drive attached to The output rod 10 includes a connecting member 10a sandwiched between the arm members 9a and 9b of the output arm 9, a leaf spring member 10b for applying a bending deformation to the output rod 10, a rod body 10c, and the like. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0045]
The preload rod 15 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and an engagement frame 15a having an opening formed to avoid interference with the connecting portion 8 is provided at an upper portion thereof. Is engaged at a position separated by a predetermined distance from the connecting portion 8 to the output arm 9 side. The lower part of the preload rod 15 is engaged with a bottom plate 2c for fixing the actuators 2a and 2b. The length of the preload rod 15 is adjusted so that a tensile load is generated, and the preload rod 15 has a function of applying a load parallel to the displacement direction of the movable parts 3a and 3b.
[0046]
2A and 2B are explanatory diagrams showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 1. FIG. 2A shows a neutral state, and FIG. 2B shows a displaced state. When the movable part 3a of the actuator 2a is displaced by −d from the neutral position and the movable part 3b of the actuator 2b is displaced by + d from the neutral position, the tops of the elastic arms 6a and 7a extending in a substantially triangular shape from the base part 5a The tops of the elastic arms 6b, 7b extending in a substantially triangular shape from the base 5b tend to be displaced downward. Then, a moment acts on the connecting portion 8 connecting the vertexes, and an angular displacement motion is generated with the midpoint of the distance between the vertices as the angular displacement center 8a. This angular displacement movement is converted by the output arm 9 into a large linear displacement. Therefore, even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used as the actuators 2a and 2b, a large output displacement can be obtained.
[0047]
The angular displacement of the output arm 9 is converted into a linear displacement by coupling with the output rod 10, as shown in FIG. The output rod 10 is provided with a leaf spring member 10b for imparting flexural deformation, and allows a change in the intersection angle between the output arm 9 and the output rod 10.
[0048]
The enlargement ratio can be defined as a magnification of the output displacement X of the output arm 9 with respect to the displacements -d and + d of the actuators 2a and 2b, and the angle between the hinge point 8d of the elastic arms 6a and 7a and the hinge point 8e of the elastic arms 6b and 7b. Using the distance α from the center 8a and the arm length β of the output arm 9, a relationship of d: X = α: β is established.
[0049]
When the actuators 2a and 2b are driven in opposite phases to each other, if a drift occurs due to a temperature change or the like, the actuators 2a and 2b act as an in-phase component for the displacement of the movable parts 3a and 3b. Has little effect.
[0050]
The elastic arms 6a and 7a and the elastic arms 6b and 7b have a substantially triangular shape, so that the rigidity of the output arm 9 against external force along the longitudinal direction can be increased. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth angular displacement movement can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0051]
For example, when a bearing is used for supporting the angular displacement of the elastically deformable member 4 and the output arm 9, when the durability time is estimated in consideration of the load, the operating speed, and the like, it is calculated to be about 70 hours. On the other hand, when the elastic hinge mechanism is used as in the present invention, by setting the stress level so as not to cause fatigue damage of the material, it is possible to achieve an almost infinite life.
[0052]
Further, by increasing the width dimension of the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b or by disposing a plurality of one arms and distributing them in the width direction, the rigidity with respect to an external force in a direction perpendicular to the angular displacement plane is increased. be able to.
[0053]
The support arms 11a, 12a, 11b, 12b support the movable parts 3a, 3b of the actuators 2a, 2b. When the connecting portion 8 is angularly displaced or an external reaction force is applied through the output arm 9, a tensile stress or a compressive stress is generated in the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b, and the movable portions 3a, 3b of the actuators 2a, 2b. A force is applied to 3b in a direction perpendicular to the axial direction. As a countermeasure, a plurality of support arms 11a, 12a, 11b, and 12b extending outwardly from the base portions 5a and 5b to support the falling of the movable portions 3a and 3b in a direction perpendicular to the movable portion displacement direction. Can be prevented from acting.
[0054]
Since the support arms 11a, 12a, 11b, and 12b extend substantially parallel and operate like a parallel link mechanism, linear displacement of the base portions 5a, 5b can be allowed. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the support arms 11a, 12a, 11b, 12b, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth parallel link motion can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0055]
In a neutral state of the elastic deformation member 4, the preload rod 15 applies a preload load Fp downward at a position separated from the angular displacement center 8a by a predetermined distance. Therefore, when the connecting portion 8 is slightly angularly displaced from the neutral state, the preload load Fp acts as a moment around the angular displacement center 8a, and the angular displacement movement of the connecting portion 8 is enhanced, thereby deforming the elastically deformable member. Therefore, the necessary force can be canceled, and the angular displacement of the output arm 9 can be increased.
[0056]
Further, since the preload load Fp applies a compressive load to the actuators 2a and 2b, the actuator can be protected in an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element.
[0057]
3A and 3B show a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is an overall perspective view, and FIG. 3B is a partially enlarged view thereof. The actuator device 1 includes two actuators 2a and 2b, an elastic deformation member 4, an output arm 9, an output rod 10, a preload rod 15, and the like. The overall configuration is the same as that of FIG. The extending directions of the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b are different.
[0058]
The actuators 2a and 2b, the output arm 9, and the output rod 10 are the same as those in FIG.
[0059]
As shown in FIG. 3B, the elastically deformable member 4 includes a base portion 5a mounted on the movable portion 3a of the actuator 2a, a base portion 5b mounted on the movable portion 3b of the actuator 2b, and a base portion 5a. And two elastic arms 6a and 7a extending upward from the inner extension 5c of the base portion 5a in a substantially triangular shape, and two elastic arms 6a and 7a extending upward from the inner extension 5d of the base portion 5b. The elastic arms 6b, 7b, a connecting portion 8 for connecting the tops of the elastic arms 6a, 7a and the tops of the elastic arms 6b, 7b, and a plurality (two in this example) extending outward from the base 5a in substantially parallel. Support arms 11a, 12a, an arm fixing portion 13a for fixing each end of the support arms 11a, 12a, and a plurality (two in this case) of support arms 11b extending outwardly from the base portion 5b substantially in parallel. 1 And b, the supporting arms 11b, etc. arm fixing part 13b for fixing each end of 12b is formed. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0060]
The elastic arms 6a and 7a and the elastic arms 6b and 7b have a substantially triangular shape, so that the rigidity of the output arm 9 against external force along the longitudinal direction can be increased.
[0061]
The preload rod 15 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and has an upper end engaged with a pin 8c provided on the upper extension 8b of the connecting portion 8. The lower part of the preload rod 15 is engaged with a bottom plate 2c for fixing the actuators 2a and 2b. Two preload rods 15 are provided on both sides so as to avoid interference with the connecting portion 8, the length is adjusted so that a tensile load is generated, and a load parallel to the displacement direction of the movable portions 3a and 3b is applied. It has a function to do.
[0062]
The operation of the actuator device 1 is the same as that of FIG. 1. When the movable portion 3a of the actuator 2a is displaced by −d from the neutral position and the movable portion 3b of the actuator 2b is displaced by + d from the neutral position, the base portion 5a The tops of the elastic arms 6a, 7a extending in a substantially triangular shape from about tend to move downward, and the tops of the elastic arms 6b, 7b extending in a substantially triangular form from the base portion 5b attempt to move upward. Then, a moment acts on the connecting portion 8 connecting the vertexes, and an angular displacement motion is generated with the midpoint of the distance between the vertices as the angular displacement center 8a. This angular displacement movement is converted by the output arm 9 into a large linear displacement. Therefore, even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used as the actuators 2a and 2b, a large output displacement can be obtained.
[0063]
The angular displacement of the output arm 9 is converted into a linear displacement by coupling with the output rod 10. The output rod 10 is provided with a leaf spring member 10b for imparting flexural deformation, and allows a change in the intersection angle between the output arm 9 and the output rod 10.
[0064]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is an overall perspective view, and FIG. 4 (b) is a partially enlarged view thereof. The actuator device 1 includes two actuators 2a and 2b, an elastic deformation member 4, an output arm 9, an output rod 10, a preload rod 15, and the like. The overall configuration is the same as that of FIG. And the shape of the elastic deformation member 4 is different.
[0065]
The actuators 2a and 2b are composed of a piezo element, a magnetostrictive element, or the like, and are driven so that the movable portions 3a and 3b are displaced in parallel with each other and in opposite phases.
[0066]
The elastic deformation member 4 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and is mounted so as to bridge the movable portions 3a, 3b of the actuators 2a, 2b.
[0067]
As shown in FIG. 4B, the elastically deformable member 4 includes a base 5a mounted on the movable portion 3a of the actuator 2a, a base 5b mounted on the movable portion 3b of the actuator 2b, and a base 5a. And two elastic arms 6a and 7a extending from the base portion 5b so as to intersect in an X shape, and extending from the base portion 5b to the base portion 5a so as to intersect in an X shape. A plurality of elastic arms 6b, 7b, a connecting portion 8 for connecting each end of the elastic arms 6a, 7a and each end of the elastic arms 6b, 7b, and a plurality of extending substantially parallel to the outside from the base portion 5a. (Here, two) support arms 11a, 12a, an arm fixing portion 13a for fixing each end of the support arms 11a, 12a, and a plurality (here, two) extending outward from the base portion 5b in substantially parallel. ) Support arm 11b And 12b, the support arm 11b, etc. arm fixing part 13b for fixing each end of 12b is formed. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0068]
FIG. 4 illustrates a configuration in which two members including elastic arms 7a and 7b are arranged on both sides of a member including elastic arms 6a and 6b as a center, and are integrated. The elastic arms 6a and 7a and the elastic arms 6b and 7b are arranged with a certain gap so as not to interfere with each other at the intersection. The base parts 5a and 5b and the connecting part 8 are integrated respectively.
[0069]
The main bodies of the actuators 2a and 2b are sandwiched and fixed by the fixing member 14, and the arm fixing portions 13a and 13b are also fixed to both ends of the fixing member 14.
[0070]
The output arm 9 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and is configured such that two arm members 9a and 9b sandwich the upper portion of the connecting portion 8 from both sides. It has the function of transmitting and expanding its turning radius.
[0071]
The output rod 10 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, is connected to the tip of the output arm 9, and linearly displaces in the longitudinal direction according to the angular displacement of the output arm 9. Used for flap drive attached to The output rod 10 includes a connecting member 10a sandwiched between the arm members 9a and 9b of the output arm 9, a leaf spring member 10b for applying a bending deformation to the output rod 10, a rod body 10c, and the like. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0072]
The preload rod 15 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and an upper end thereof is engaged with a pin 8c provided above the connecting portion 8. The lower part of the preload rod 15 is engaged with a bottom plate 2c for fixing the actuators 2a and 2b. Two preload rods 15 are provided on both sides so as to avoid interference with the connecting portion 8, the length is adjusted so that a tensile load is generated, and a load parallel to the displacement direction of the movable portions 3a and 3b is applied. It has a function to do.
[0073]
5A and 5B are explanatory views showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 4, wherein FIG. 5A shows a neutral state and FIG. 5B shows a displaced state. When the movable part 3a of the actuator 2a is displaced by −d from the neutral position and the movable part 3b of the actuator 2b is displaced by + d from the neutral position, each end of the elastic arms 6a and 7a extending in an X shape from the base part 5a. Each of the ends of the elastic arms 6b and 7b extending in an X-shape from the base portion 5b tends to be displaced upward. Then, the same rotational moment acts on the upper connecting portion where the arm ends are connected above the connecting portion 8 and the lower connecting portion where the arm ends are connected below the connecting portion 8, and the upper connecting portion and the upper connecting portion are connected. An angular displacement movement occurs with the midpoint between the lower connecting portions as the angular displacement center 8a. This angular displacement movement is converted by the output arm 9 into a large linear displacement. Therefore, even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used as the actuators 2a and 2b, a large output displacement can be obtained.
[0074]
The angular displacement of the output arm 9 is converted into a linear displacement by coupling with the output rod 10 as shown in FIG. The output rod 10 is provided with a leaf spring member 10b for imparting flexural deformation, and allows a change in the intersection angle between the output arm 9 and the output rod 10.
[0075]
The enlargement ratio can be defined as a magnification of the output displacement X of the output arm 9 with respect to the displacements -d, + d of the actuators 2a, 2b, the distance α between the base portions 5a, 5b and the angular displacement center 8a, the arm length of the output arm 9 Using γ, a relationship of d: X = α / 2: γ is established.
[0076]
When the actuators 2a and 2b are driven in opposite phases to each other, if a drift occurs due to a temperature change or the like, the actuators 2a and 2b act as an in-phase component for the displacement of the movable parts 3a and 3b. Has little effect.
[0077]
The elastic arms 6a and 7a and the elastic arms 6b and 7b intersect in an X-shape, respectively, and form a triangular support structure having each arm as a hypotenuse, thereby increasing the rigidity of the output arm 9 against an external force along the longitudinal direction. be able to. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth angular displacement movement can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0078]
Further, by increasing the width dimension of the elastic arms 6a, 7a, 6b, 7b or by disposing a plurality of one arms and distributing them in the width direction, the rigidity with respect to an external force in a direction perpendicular to the angular displacement plane is increased. be able to.
[0079]
The supporting arms 11a, 12a, 11b and 12b support the movable parts 3a and 3b of the actuators 2a and 2b. The elastic arms are provided when the connecting part 8 is angularly displaced or an external reaction force is applied through the output arm 9. A tensile stress or a compressive stress is generated in 6a, 7a, 6b, 7b, and a force acts on the movable portions 3a, 3b of the actuators 2a, 2b in a direction perpendicular to the axial direction. As a countermeasure, a plurality of support arms 11a, 12a, 11b, and 12b extending outwardly from the base portions 5a and 5b to support the falling of the movable portions 3a and 3b in a direction perpendicular to the movable portion displacement direction. Can be prevented from acting.
[0080]
Since the support arms 11a, 12a, 11b, and 12b extend substantially parallel and operate like a parallel link mechanism, linear displacement of the base portions 5a, 5b can be allowed. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the support arms 11a, 12a, 11b, 12b, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth parallel link motion can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0081]
In a neutral state of the elastic deformation member 4, the preload rod 15 applies a preload load Fp downward at a position separated from the angular displacement center 8a by a predetermined distance. Therefore, when the connecting portion 8 is slightly angularly displaced from the neutral state, the preload load Fp acts as a moment around the angular displacement center 8a, and the angular displacement movement of the connecting portion 8 is enhanced, thereby deforming the elastically deformable member. Therefore, the necessary force can be canceled, and the angular displacement of the output arm 9 can be increased.
[0082]
Further, since the preload load Fp applies a compressive load to the actuators 2a and 2b, the actuator can be protected in an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element.
[0083]
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6A is an overall view, and FIG. 6B is an enlarged view of an arm member. The actuator device 1 includes two actuators 2a and 2b, an elastic deformation member 4, an output arm 9, an output rod 10, a preload rod 15, and the like. The overall configuration is the same as that of FIG. As shown in FIG. 6B, the elastic arms 6a and 6b and the support arms 11a and 11b are formed of one elastic plate, and the elastic arms 7a and 7b and the support arms 12a and 12b are formed of one elastic plate. The difference is in the configuration.
[0084]
The actuators 2a and 2b, the output arm 9, the output rod 10, and the preload rod 15 are the same as those in FIG.
[0085]
As shown in FIG. 6A, the elastically deformable member 4 includes a base portion 5a mounted on the movable portion 3a of the actuator 2a, a base portion 5b mounted on the movable portion 3b of the actuator 2b, and a base portion 5a. And two elastic arms 6a and 7a extending from the base portion 5b so as to intersect in an X shape, and extending from the base portion 5b to the base portion 5a so as to intersect in an X shape. A plurality of elastic arms 6b, 7b, a connecting portion 8 for connecting each end of the elastic arms 6a, 7a and each end of the elastic arms 6b, 7b, and a plurality of extending substantially parallel to the outside from the base portion 5a. (Here, two) support arms 11a, 12a, an arm fixing portion 13a for fixing each end of the support arms 11a, 12a, and a plurality (here, two) extending outward from the base portion 5b in substantially parallel. ) Support arm 11b And 12b, the support arm 11b, etc. arm fixing part 13b for fixing each end of 12b is formed.
[0086]
The central elastic plate is fixed to the lower surface of the connecting portion 8, the upper surfaces of the base portions 5a and 5b, and the upper surfaces of the arm fixing portions 13a and 13b with screws or the like, and functions as the elastic arms 6a and 6b and the support arms 11a and 11b. The elastic plates on both sides are fixed to the upper surface of the connecting portion 8, the lower surfaces of the base portions 5a and 5b, and the lower surfaces of the arm fixing portions 13a and 13b with screws or the like, and function as the elastic arms 7a and 7b and the support arms 12a and 12b.
[0087]
The elastic arms 6a and 7a and the elastic arms 6b and 7b intersect in an X-shape, respectively, and form a triangular support structure having each arm as a hypotenuse, thereby increasing the rigidity of the output arm 9 against an external force along the longitudinal direction. be able to.
[0088]
The operation of the actuator device 1 is the same as that of FIG. 4, and when the movable portion 3a of the actuator 2a is displaced by −d from the neutral position and the movable portion 3b of the actuator 2b is displaced by + d from the neutral position, the base portion 5a The ends of the elastic arms 6a, 7a extending in an X-shape from the upper end are going to be displaced downward, and the ends of the elastic arms 6b, 7b extending in the X-shape from the base portion 5b are going to be displaced upward. I do. Then, the same rotational moment acts on the upper connecting portion where the arm ends are connected above the connecting portion 8 and the lower connecting portion where the arm ends are connected below the connecting portion 8, and the upper connecting portion and the upper connecting portion are connected. An angular displacement movement occurs with the midpoint between the lower connecting portions as the angular displacement center 8a. This angular displacement movement is converted by the output arm 9 into a large linear displacement. Therefore, even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used as the actuators 2a and 2b, a large output displacement can be obtained.
[0089]
The angular displacement of the output arm 9 is converted into a linear displacement by coupling with the output rod 10. The output rod 10 is provided with a leaf spring member 10b for imparting flexural deformation, and allows a change in the intersection angle between the output arm 9 and the output rod 10.
[0090]
FIG. 7 is an overall perspective view showing a fifth embodiment of the present invention. The actuator device 1 includes two actuators 2a and 2b, an elastic deformation member 4, an angular displacement member 18, an output arm 9, an output rod 10, a preload rod 15, and the like.
[0091]
The actuators 2a and 2b are composed of a piezo element, a magnetostrictive element, or the like, and are driven so that the movable portions 3a and 3b are displaced in parallel with each other and in opposite phases. The main bodies of the actuators 2a and 2b are sandwiched and fixed by the fixing member 14.
[0092]
The angular displacement member 18 has an interlocking portion 18a interlocking with the movable portion 3a of the actuator 2a, an interlocking portion 18b interlocking with the movable portion 3b of the actuator 2b, and a support portion 18c fixed to the movable end of the elastic deformation member 4. .
[0093]
When the angular displacement member 18 and the movable parts 3a, 3b are fixed, a bending moment is generated in the movable parts 3a, 3b by the angular displacement of the angular displacement member 18. For this reason, a thin portion that allows bending deformation is formed in the middle of the movable portions 3a and 3b to absorb a bending moment.
[0094]
The elastically deformable member 4 is formed in a plate shape from a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and has a cutout for avoiding interference with the movable portions 3a and 3b. The fixed end of the elastically deformable member 4 is fixed to an extension 14 a that extends outward from the fixed member 14. It is preferable that the fixed end and the movable end of the elastically deformable member 4 are respectively set outside the movable portions 3a and 3b, whereby a long bending length of the elastically deformable member 4 can be secured.
[0095]
The output arm 9 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, is formed to extend vertically from the center of the angular displacement member 18, and transmits the angular displacement of the angular displacement member 18, It has a function to enlarge the turning radius. The output arm 9 may be formed integrally with the angular displacement member 18 or may be connected as a separate member.
[0096]
The output rod 10 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, is connected to the tip of the output arm 9, and linearly displaces in the longitudinal direction according to the angular displacement of the output arm 9. Used for flap drive attached to The output rod 10 is provided with a connecting member 10a connected to the output arm 9, a leaf spring member 10b for applying a bending deformation to the output rod 10, a rod body 10c, and the like. Each of these parts may be integrally formed of the same material, or a plurality of materials may be integrally formed.
[0097]
The preload rod 15 is formed of a metal material, a composite material, a synthetic resin material, or the like, and has an upper end engaged with a pin 8c provided above the angular displacement member 18. The lower part of the preload rod 15 is engaged with a bottom plate 2c for fixing the actuators 2a and 2b. Two preload rods 15 are provided on both sides to avoid interference with the angular displacement member 18 and the elastic deformation member 4, the lengths thereof are adjusted so as to generate a tensile load, and the displacement directions of the movable parts 3 a and 3 b. It has a function of applying a load parallel to.
[0098]
8A and 8B are explanatory diagrams showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 7, in which FIG. 8A shows a neutral state, and FIG. 8B shows a displacement state. When the movable part 3a of the actuator 2a is displaced by + d from the neutral position and the movable part 3b of the actuator 2b is displaced by -d from the neutral position, the interlocking parts 18a and 18b are also displaced by + d and -d from the neutral position, respectively. The displacement member 18 generates an angular displacement movement with the center of the distance between the movable parts being the center of angular displacement 8a. This angular displacement movement is converted by the output arm 9 into a large linear displacement. Therefore, even when an actuator having a relatively small output displacement such as a piezo element or a magnetostrictive element is used as the actuators 2a and 2b, a large output displacement can be obtained.
[0099]
The angular displacement of the output arm 9 is converted into a linear displacement by coupling with the output rod 10, as shown in FIG. The output rod 10 is provided with a leaf spring member 10b for imparting flexural deformation, and allows a change in the intersection angle between the output arm 9 and the output rod 10.
[0100]
The magnification can be defined as the magnification of the output displacement X of the output arm 9 with respect to the displacements + d, -d of the actuators 2a, 2b, the distance α between the movable parts 3a, 3b and the center 8a of the angular displacement, the arm length of the output arm 9 Using β, the relationship d: X = α: β is established.
[0101]
When the actuators 2a and 2b are driven in opposite phases to each other, if a drift occurs due to a temperature change or the like, the actuators 2a and 2b act as an in-phase component for the displacement of the movable parts 3a and 3b. Has little effect.
[0102]
By appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastically deformable member 4, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and to realize a smooth angular displacement movement. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0103]
For example, when a bearing is used for supporting the angular displacement of the elastically deformable member 4 and the output arm 9, when the durability time is estimated in consideration of the load, the operating speed, and the like, it is calculated to be about 70 hours. On the other hand, when the elastic hinge mechanism is used as in the present invention, by setting the stress level so as not to cause fatigue damage of the material, it is possible to achieve an almost infinite life.
[0104]
In addition, by increasing the width dimension of the elastically deformable member 4 or by disposing the plurality of elastically deformable members 4 in the width direction, the rigidity against an external force in a direction perpendicular to the angular displacement surface can be increased.
[0105]
Further, by arranging the elastic deformation member 4 substantially in parallel with the output rod 10, an external reaction force from the output rod 10 can be countered by the tensile rigidity of the elastic deformation member 4.
[0106]
In a neutral state of the elastic deformation member 4, the preload rod 15 applies a preload load Fp downward at a position separated from the angular displacement center 8a by a predetermined distance. Therefore, when the angular displacement member 18 is slightly angularly displaced from the neutral state, the preload load Fp acts as a moment around the angular displacement center 8a, and the angular displacement movement of the angular displacement member 18 is enhanced. The force required for the deformation can be canceled, and the angular displacement of the output arm 9 can be increased.
[0107]
Further, since the preload load Fp applies a compressive load to the actuators 2a and 2b, the actuator can be protected in an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element.
[0108]
9A and 9B are explanatory diagrams showing preloading by the elastically deformable member 4. FIG. 9A shows a state without preloading, and FIG. 9B shows a state with preloading. When the angular displacement member 18 is in the neutral state, the elastically deformable member 4 has a linear shape. However, by adjusting the fixed position and the fixed angle of the elastically deformable member 4, the movable portions 3a and 3b of the actuators 2a and 2b can be adjusted. Thus, a preload compressive load Fp can be applied. At this time, as shown in FIG. 9B, shear deformation occurs near the angular displacement center 8a.
[0109]
The preload by the elastic deformation member 4 may be used as an alternative to the preload rod 15, or may be used together with the preload rod 15. By applying such a preload compressive load, an actuator having a high compressive strength and a low tensile strength, for example, an actuator using a piezo element or a magnetostrictive element can be protected.
[0110]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example in which the angular displacement member 18 and the movable parts 3a and 3b are in point contact. When the angular displacement member 18 is brought into point contact with the movable portions 3a and 3b, no bending moment is generated in the movable portions 3a and 3b even if the angular displacement member 18 is angularly displaced, so that it is not necessary to form a thin portion. Therefore, the strength of the movable parts 3a and 3b can be improved.
[0111]
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of the flap driving device according to the present invention. The flap 22 is attached to the rear edge of the rotor blade of the helicopter so as to be angularly displaceable around the hinge axis 22a. The output rod 10 is connected to the flap 22 with a predetermined arm length from the hinge shaft 22a.
[0112]
The flap 22 is provided with a flap angle sensor 22b for detecting a pitch angle of the flap 22. The actuators 2a and 2b are provided with stroke sensors 33a and 33b for detecting displacement of the movable parts 3a and 3b. The detection signal from each sensor is input to the signal processing circuit 66, and outputs flap drive signals having phases opposite to each other as digital signals. The D / A converters 67a and 67b convert the opposite-phase flap drive signals into analog signals, and drive the actuators 2a and 2b via the amplifiers 68a and 68b. With such feedback control, the pitch angle of the flap 22 can be controlled with high accuracy.
[0113]
By using the actuator device of the present invention, a small and lightweight flap drive device can be realized. By mounting the device on a blade or the like, the aerodynamic characteristics of the rotor blade can be improved, and the helicopter noise can be reduced. it can.
[0114]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the first elastic arm and the second elastic arm form a triangular support structure, so that the rigidity of the output arm against external force along the longitudinal direction can be increased. When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the tops of the first and second elastic arms allow angular displacement with respect to the first and second base portions, respectively, while displacing in the displacement direction of each actuator. Forms part of a substantially triangular shape so as not to be displaced. In addition, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the elastic arm, it becomes possible to bend and deform with a desired elastic constant, and a smooth angular displacement movement can be realized. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0115]
Further, since the first support arm and the second support arm extend substantially in parallel and operate like a parallel link mechanism, the movable base can fall while allowing linear displacement of the first base part and the second base part. Can be supported. When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the first and second elastic arms are formed in an X-shape so that the connecting portion is angularly displaced and is not displaced in the displacement direction of each actuator. Further, by appropriately designing the Young's modulus and the second moment of area of the support arm, it is possible to bend and deform with a desired elastic constant, and to realize a smooth parallel link motion. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0116]
According to the present invention, a smooth angular displacement motion can be realized by elastically supporting an angular displacement member that converts a linear displacement of the actuator into an angular displacement. As a result, movable parts and sliding parts such as bearings can be eliminated, and high durability and high reliability can be achieved.
[0117]
Further, by applying the preload load, the angular displacement movement of the connecting portion is enhanced, so that the force required for deforming the elastically deformable member can be canceled and the amount of angular displacement of the output arm can be increased. Further, since a compressive load can be applied to the actuator, the actuator can be protected.
[0118]
Further, by providing a leaf spring member on the output rod, a change in the intersection angle between the output arm and the output rod can be allowed, so that the shaft runout of the output rod can be reduced.
[0119]
Further, according to the present invention, a small and lightweight flap drive device can be realized. By mounting the flap drive device on a blade or the like, the aerodynamic characteristics of the rotor blade can be improved and helicopter noise can be reduced.
[Brief description of the drawings]
1 shows a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is an overall perspective view and FIG. 1 (b) is a partially enlarged view thereof.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A shows a neutral state, and FIG. 2B shows a displaced state.
3A and 3B show a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is an overall perspective view, and FIG. 3B is a partially enlarged view thereof.
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 4 (a) is an overall perspective view and FIG. 4 (b) is a partially enlarged view thereof.
5A and 5B are explanatory diagrams showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 4, wherein FIG. 5A shows a neutral state, and FIG. 5B shows a displaced state.
6A and 6B show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6A is an overall view, and FIG. 6B is an enlarged view of an arm member.
FIG. 7 is an overall perspective view showing a fifth embodiment of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams showing the operation principle of the actuator device 1 shown in FIG. 7, wherein FIG. 8A shows a neutral state and FIG. 8B shows a displaced state.
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams showing preloading by the elastic deformation member 4. FIG. 9A shows a state without preloading, and FIG. 9B shows a state with preloading.
FIG. 10 is an explanatory view showing an example in which the angular displacement member 18 and the movable parts 3a, 3b are in point contact.
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of a flap driving device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Actuator device
2a, 2b actuator
2c bottom plate
3a, 3b movable part
4 Elastic deformation member
5a, 5b Base part
6a, 7a, 6b, 7b elastic arm
8 Connecting part
8a Center of angular displacement
9 Output arm
10 Output rod
10a Connecting member
10b leaf spring member
10c Rod body
11a, 12a, 11b, 12b Support arm
13a, 13b Arm fixing part
15 Preload rod
18 Angular displacement member

Claims (7)

可動部が互いに平行かつ逆位相で変位する第１および第２アクチュエータと、
第１および第２アクチュエータの可動部に装着され、各アクチュエータの直線変位を角変位に変換するための弾性変形部材と、
弾性変形部材の角変位を伝達するための出力アームとを備え、
弾性変形部材は、第１アクチュエータの可動部に装着される第１ベース部、第２アクチュエータの可動部に装着される第２ベース部、第１ベース部から略三角形状に延出する２本の第１弾性アーム、第２ベース部から略三角形状に延出する２本の第２弾性アーム、および第１弾性アームの頂部と第２弾性アームの頂部とを連結する連結部を有し、第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、第１および第２弾性アームの頂部は、それぞれ第１および第２ベース部に対して角変位を許容しつつ、各アクチュエータの変位方向には変位しないように略三角形状の一部を成すことを特徴とするアクチュエータ装置。First and second actuators whose movable parts are displaced in parallel and in opposite phases to each other;
An elastically deformable member that is attached to the movable portion of the first and second actuators and converts a linear displacement of each actuator into an angular displacement;
An output arm for transmitting the angular displacement of the elastic deformation member,
The elastically deformable member includes a first base portion mounted on the movable portion of the first actuator, a second base portion mounted on the movable portion of the second actuator, and two extending from the first base portion in a substantially triangular shape. first resilient arms, two second elastic arms extending in a substantially triangular shape from the second base portion, and the top of the first resilient arm and a connecting portion for connecting the top portion of the second elastic arms possess, first When the first and second actuators are displaced in opposite phases, the tops of the first and second elastic arms allow angular displacement with respect to the first and second base portions, respectively, while displacing in the displacement direction of each actuator. An actuator device characterized by forming a part of a substantially triangular shape so as not to be disturbed. 可動部が互いに平行かつ逆位相で変位する第１および第２アクチュエータと、
第１および第２アクチュエータの可動部に装着され、各アクチュエータの直線変位を角変位に変換するための弾性変形部材と、
弾性変形部材の角変位を伝達するための出力アームとを備え、
弾性変形部材は、第１アクチュエータの可動部に装着される第１ベース部、第２アクチュエータの可動部に装着される第２ベース部、第１ベース部からＸ字状に交差するように延出する２本の第１弾性アーム、第２ベース部からＸ字状に交差するように延出する２本の第２弾性アーム、および第１弾性アームの各端部と第２弾性アームの各端部とを連結する連結部を有し、第１および第２アクチュエータが逆位相で変位するとき、連結部が角変位しつつ各アクチュエータの変位方向には変位しないように、第１および第２弾性アームがＸ字状に構成されることを特徴とするアクチュエータ装置。First and second actuators whose movable parts are displaced in parallel and in opposite phases to each other;
An elastically deformable member that is attached to the movable portion of the first and second actuators and converts a linear displacement of each actuator into an angular displacement;
An output arm for transmitting the angular displacement of the elastic deformation member,
The elastically deformable member extends from the first base portion attached to the movable portion of the first actuator, the second base portion attached to the movable portion of the second actuator, and the first base portion so as to intersect in an X-shape. Two first elastic arms, two second elastic arms extending from the second base portion so as to intersect in an X-shape, each end of the first elastic arm, and each end of the second elastic arm have a connecting portion for connecting the parts, when the first and second actuator is displaced in opposite phases, so that connecting portion is not displaced in the displacement direction of each actuator while the angular displacement, the first and second elastic An actuator device, wherein the arm is formed in an X shape . 弾性変形部材は、第１ベース部から外側に略平行に延出する複数の第１支持アーム、第１支持アームの各端部を固定する第１アーム固定部、第２ベース部から外側に略平行に延出する複数の第２支持アーム、および第２支持アームの各端部を固定する第２アーム固定部を有することを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ装置。The elastically deformable member includes a plurality of first support arms extending substantially parallel to the outside from the first base portion, a first arm fixing portion for fixing each end of the first support arm, and a substantially outward direction from the second base portion. The actuator device according to claim 1, further comprising a plurality of second support arms extending in parallel, and a second arm fixing portion that fixes each end of the second support arm. 弾性変形部材は、第１および第２アクチュエータの各可動部に対して圧縮荷重を印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。The actuator device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the elastic deformation member applies a compressive load to each movable portion of the first and second actuators. 弾性変形部材の中立状態において、連結部の角変位中心から所定距離隔てた位置でアクチュエータの変位方向と平行な荷重を印加するためのプリロード部材を備えることを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ装置。 3. The preload member according to claim 1, further comprising a preload member for applying a load parallel to a displacement direction of the actuator at a position separated from the center of the angular displacement of the connecting portion by a predetermined distance in a neutral state of the elastic deformation member. Actuator device. 出力アームに連結され、出力アームの角変位に応じて直線変位する出力ロッドを備え、
出力ロッドには、出力アームと出力ロッドとの交差角度の変化を許容するための板ばね部材が設けられることを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ装置。An output rod connected to the output arm and linearly displaced according to the angular displacement of the output arm,
3. The actuator device according to claim 1, wherein the output rod is provided with a leaf spring member for allowing a change in an intersection angle between the output arm and the output rod. ブレードの後縁に角変位自在に取り付けられるフラップと、
フラップを駆動するための請求項１〜５のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置とを備えることを特徴とするフラップ駆動装置。A flap attached to the trailing edge of the blade so that it can be angularly displaced,
Flap drive device, characterized in that it comprises an actuator device according to any one of claims 1 to 5 for driving the flap.
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