JP4029409B2 - ２つの駆動モータと差動減速歯車とトルクリミッタとを備えたアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明はアクチュエータに関するものである。

本発明のアクチュエータは、２つの駆動モータと、出力部材と、２つの駆動モータと出力部材との間に配置された直歯を有する差動減速歯車と、２つの駆動モータと出力部材との間に設けられたトルクリミッタとを有し、上記差動減速歯車は下記(a)〜(d)を有する：
(a) ２つの太陽歯車であって各ピニオンが駆動モータに回転自在に連結される太陽歯車、
(b) 出力シャフトであってこのシャフトの軸線を中心に太陽歯車が回転自在に取り付けられているシャフト、
(c) 回転自在に駆動されるように出力シャフトに連結された遊星歯車支持ドラム、
(d) 遊星歯車支持ドラムによって支持され、かつ、自身を中心に回転することができるように取り付けられた少なくとも一対の遊星歯車であって、各遊星歯車が太陽歯車と係合し、同じ対の関連する遊星歯車は互いに対して係合している遊星歯車。

このアクチュエータは飛行機の着陸装置を引込み位置にロックするために用いられる。そのため、このアクチュエータは信頼性を確保するために出力部材を駆動するための駆動モータを２つの有している。
これら２つの駆動モータの間には差動減速歯車が配置されていて、たとえ２つの駆動モータの速度が違った場合でも、アクチュエータ作動中に出力部材を２つの駆動モータで駆動できるようになっている。また、この差動減速歯車を用いることによって、万一、一方のモータが故障した場合でも他方のモータのみで出力部材は駆動される。

着陸装置の機構の損傷を防止するためにアクチュエータにはトルクリミッタが設けられる。このトルクリミッタは基本的には差動減速歯車である。
しかし、１つのアクチュエータ中に２つの駆動モータと差動減速歯車とトルクリミッタとを組み込むため、アクチュエータが大型になってしまう。

従って、本発明の目的は、２つの駆動モータと差動減速歯車とトルクリミッタとを有する小型のアクチュエータを提供することにある。

本発明のアクチュエータの特徴は、トルクリミッタが遊星歯車支持ドラムと出力シャフトとの間を連結し、トルクリミッタが出力シャフトの軸線上で２つの太陽歯車の間に配置されている点にある。

本発明の実施例のアクチュエータは下記の一つまたは複数の特徴を有する：
（１）トルクリミッタが出力シャフトおよび遊星歯車支持ドラムと一体回転する摩擦部材と、この摩擦部材を互いに締め付ける手段とを有する。
（２）各摩擦部材が平らな環状表面を有し、締め付け手段が各環状表面を出力シャフトの軸線方向に互いに締め付ける力を加える。
（３）出力シャフトは軸方向支持体と、ナットがネジ止めされるネジ部とを有し、摩擦部材は出力シャフトの周りで係合し、軸方向支持体とナットとの間に締め付けられる。
（４）軸方向支持部およびナットの少なくとも一方が２つの太陽歯車の間の区間の外側にあり、さらに、出力シャフトの外周と係合するスペーサを有し、摩擦部材はこのスペーサを介して軸方向支持部およびナットの少なくとも一方へ押圧され、少なくとも一つの太陽歯車がこのスペーサ上に回転自在に取り付けられている。
（５）遊星歯車支持ドラムと一体回転する各摩擦部材がハブを有し、このハブは遊星歯車支持ドラムと一体な放射状延長部を有し、同じ対の遊星歯車群を収容するための開口部を規定している。
（６）トルクリミッタが、出力シャフトと一体な２つの摩擦部材の間に締め付けられた遊星歯車支持ドラムと一体回転する単一の摩擦部材を有する。
本発明は添付図面を参照した以下の実施例の説明からより良く理解できよう。しかし、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。

図示したアクチュエータ１０は飛行機の着陸装置を引込み位置にロックするためのものである。
このアクチュエータは２つの駆動モータ１４Ａ、１４Ｂを収容したハウジング１２を有している。各駆動モータ１４Ａ、１４Ｂは差動減速・トルク制限機構１５に機械的に接続されている。この差動減速・トルク制限機構１５はトルクリミッタ１８と一体化された差動減速歯車装置１６を有している。アクチュエータはさらに、差動減速歯車・トルク制限機構１５によって駆動されるエピサイクリック減速歯車２０と、このエピサイクリック減速歯車２０によって駆動される回転出力部材２２とを有し、回転出力部材２２はハウジング１２から突き出ている。

２つのモータ１４Ａ、１４Ｂは電気モータで構成され、各電気モータのステータ２４Ａ、２４Ｂはハウジング１２に固定され、そのロータ２６Ａ、２６Ｂは互いに平行な軸線Ｙ１−Ｙ２およびＹ２−Ｙ２を中心に回転自在である。

２つの駆動モータ１４の出力シャフト２８Ａ、２８Ｂは差動減速歯車装置１６の第１および第２の駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂを駆動する。これらの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂはモータの軸線Ｙ１−Ｙ１およびＹ２−Ｙ２と平行な同一主軸Ｘ−Ｘを中心に回転する。
［図２］に示すように、駆動モータ１４Ａの出力シャフト２８Ａは、互いに一体化された直径の異なる同軸な２つの歯車３４Ａ、３６Ａから成る減速段３２Ａを介して駆動太陽歯車３０Ａと連結して駆動太陽歯車３０Ａを回転駆動する。
同様に、［図１］に示すように、駆動モータ１４Ｂの出力シャフト２８Ｂは互いに一体化された直径の異なる同軸な２つの歯車３４Ｂ、３６Ｂから成る減速段３２Ｂを介して駆動太陽歯車３０Ｂと連結し、駆動太陽歯車３０Ｂを回転駆動する。

［図３］〜［図５］は差動減速・トルク制限機構１５を単独で示したものである。この差動減速・トルク制限機構１５は軸線Ｘ−Ｘに沿って延びた出力シャフト４０を有し、この出力シャフト４０の第１端はエピサイクリック減速歯車２０を駆動する出力歯車４２になっている。
２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂは出力シャフト４０の周りに回転自在に取り付けられており、駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂのシャフトと出力シャフト４０とは同一のものである。駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂはこの出力シャフト４０に支持され、滑り軸受またはころがり軸受４４Ａ、４６Ａおよび４４Ｂ、４６Ｂを介して出力シャフト４０上に回転自在に案内されている。軸受４４Ａ、４６Ａおよび４４Ｂ、４６Ｂには軸方向位置を保持するための横方向肩部を有している。

軸受４４Ａ、４６Ａおよび４４Ｂ、４６Ｂと出力シャフト４０との間にはスリーブ５０Ａ、５０Ｂから成る締め付け顎４８Ａ、４８Ｂが配置されている。各スリーブ５０Ａ、５０Ｂの互いに対向した端部はスリーブと一体なカラー５２Ａ、５２Ｂとなっている。顎４８Ａ、４８Ｂはその長手方向に前後摺動自在な状態で出力シャフト４０上に回転連結されている。そのために、出力シャフト４０の外側表面と顎４８Ａ、４８Ｂの内側表面とは互いに相補形状（例えば、平面）になっている。

差動減速歯車装置１６は、２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂの間に、２つの胴蓋（flasque）６２Ａ、６２Ｂから成る遊星歯車キャリア６０を有している。この星歯車キャリア６０はピン／ネジ６３によって互いに一体回転するように連結された２つの胴蓋６２Ａ、６２Ｂで構成されている。２つの胴蓋６２Ａ、６２Ｂの間には互いに係合した一対の遊星歯車６４Ａ、６４Ｂが取り付けられ、各遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは各駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂと一体な小径の駆動太陽歯車７０Ａ、７０Ｂと係合している。

各遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは一体で同軸な２つの同一歯車から成り、一体なシャフト７２を有している。このシャフト７２は軸受７４を介して胴蓋６２Ａ、６２Ｂに保持され、胴蓋６２Ａ、６２Ｂに対して自転できる。各シャフト７２は互いに平行に延び且つ出力シャフト４０の軸線Ｘ−Ｘと平行であるが、シャフト７２の軸線は軸線Ｘ−Ｘとは異なっていて、遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは軸線Ｘ−Ｘを中心にして全体が一緒に回転する。

ハブ８０はピン６３を介して遊星歯車キャリア６０と一体回転する。このハブ８０は２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂの間に配置され、シャフト４０上に回転自在に取り付けられている。このハブ８０は［図４］により明瞭に示してある。ハブ８０は一般に環状のコア部を有する平らな形をしており、このコア部の延長部は直径方向両側の横方向耳部となり、上記のピン６３はこの耳部を貫通している。遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは横方向耳部の間に形成された開口部中でコア部の周りに配置されている。

ハブ８０の両側の各平板表面上には摩擦円板８２Ａ、８２Ｂが接着によって取り付けられており、各摩擦円板８２Ａ、８２Ｂは上記の顎４８、４８Ｂのカラー５２Ａ、５２Ｂの間に圧縮保持されている。これらのカラー５２Ａ、５２Ｂは平らな環状表面に力を加える摩擦座金と一緒になって摩擦部材を形成する。
出力シャフト４０は差動減速・トルク制限機構１５の両側に配置された玉軸受９０Ａ、９０Ｂによって支持され、これらの玉軸受９０Ａ、９０Ｂはハウジング１２に支持されている。出力シャフト４０はカラー９２を有し、このカラー９２の軸線方向は玉軸受９０と当接し、この玉軸受９０の軸方向はハウジング１２の肩部に当接している。

ハブ８０は２つの顎４８Ａ、４８Ｂの間で軸方向に締め付けられている。
顎４８Ｂはベルヴィル座金セット９４Ｂと剛体座金９６Ｂとを介して上記カラー９２に当接されている。
顎４８Ａは剛体座金９６Ａとベルヴィル座金セット９４Ａとを介して押圧されている。出力シャフト４０に支持されたベルヴィル座金セット９４Ａはナット１００によって締付けられ、保持されている。このナット１００は出力歯車４２が取り付けられた側とは反対側の出力シャフト４０の第２端部にネジ止めされ、センタリングされている。このナット１００は平滑な外側表面を有し、上記玉軸受９０Ａはナット１００の上記の平滑な外側表面と係合している。

従って、２つの顎４８Ａ、４８Ｂの間に締め付けられているハブ８０の軸方向位置はナット１００によって維持される。２つの顎４８Ａ、４８Ｂは剛体座金９６Ａ、９６Ｂを介してベルヴィル座金９４Ａ、９４Ｂによって互いの方向へ付勢されている。すなわち、一方のベルヴィル座金はカラー９２によって圧縮保持され、他方のベルヴィル座金はナット１００によって圧縮保持されている。

ベルヴィル座金の圧縮力はナットの締付け量に応じて大きくまたは小さくなる。従って、顎４８Ａ、４８Ｂと摩擦円板８２Ａ、８２Ｂとの間の摩擦力が変化するように、ベルヴィル座金が顎４８Ａ、４８Ｂに加える圧力を調節することができる。
ナット１００にアクセスし、ナット１００をキーで操作して上記の摩擦力を調節するために、ハウジング１２には開口部１１０が形成されている。この開口部１１０は出力シャフト４０の延長部に形成されている。また、ナットが動かないようにするために、ナットを支持した出力シャフト４０の第２端部には半径方向凹部１１２が形成されている。この半径方向凹部１１２は出力シャフト４０の端部の所で外に開口している。この半径方向凹部１１２の数は例えば３つにすることができる。ナット１１０にはこの半径方向凹部１１２に対応する数の凹部１１４を形成する。これらの凹部１１４もナット１００の端部の所で外に開口している。

ロック部材１２０は２つのロック用ツメ１２４を有するカラー１２２で構成される。このロック部材１２０はロック用ツメ１２４が出力シャフト４およびナット１００に形成された対応する半径方向凹部中に収容されるようにシャフトの端部と係合している。
出力シャフト４の端部に軸方向に形成されたネジ付き穴１２８にはネジ１２６が係合し、このネジ１２６はロック部材１２０を貫通し、それを保持している。
上記の開口部１１０は着脱自在な保護用密封栓１４０によって閉じられている。

アクチュエータは下記のように作動する。
２つの駆動モータ１４Ａ、１４Ｂが同じ速度で回転しているときには、２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂは同じ方向に駆動される。従って、同じペアーの遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは互いに対して静止し、遊星キャリア６０は遊星歯車によって回転される。遊星歯車自体は駆動太陽歯車７０Ａ、７０Ｂによって出力シャフトＸ−Ｘを中心に回転される。ハブ８０は遊星キャリア６０と一緒に回転駆動される。

締付け顎４８Ａ、４８Ｂと摩擦円板８２Ａ、８２Ｂとの間に加えられる摩擦力が駆動モータ１４Ａ、１４によって供給されるトルクよりも大きい限り、駆動モータ１４Ａ、１４Ｂによって供給されるトルクはハブ８０から出力シャフト４０に伝達される。
駆動モータ１４Ａ、１４によって供給されるこのトルクが摩擦による摩擦力よりも大きくなった場合には、摩擦円板８２Ａ、８２Ｂが顎４８Ａ、４８Ｂの摩擦表面上を摺動し、トルクの一部だけが伝達される。すなわち、締付け部材の顎４８Ａ、４８Ｂの間に締め付けられたハブ８０が２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂの間に一体化されたトルクリミッタを形成する。

一方の駆動モータが他方の駆動モータと異なる速度で回転する場合、あるいは、一方の駆動モータが停止した場合には、２つの駆動太陽歯車７０Ａ、７０Ｂが異なる速度で回転し、遊星歯車６４Ａ、６４Ｂは互いに反対方向に自転して、２つの駆動モータの回転速度差を補償する。その結果、遊星キャリア６０は２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂの平均速度で駆動され、駆動モータによって与えられるトルクが接触摩擦表面を介して与えられる摩擦力よりも小さい限り、出力シャフト４０はこの速度で駆動される。

従来法と同様に、出力シャフト４０はエピサイクリック減速歯車２０を介して制御部材２２を駆動する。
トルクリミッタが２つの駆動太陽歯車３０Ａ、３０Ｂの間に設けられるので、減速歯車・トルク制限機構が占める空間が小さくなり、それによって、全体が小型のアクチュエータにすことができる。

トルクリミッタを調整する際には、栓１１０を外せばネジ１２６へアクセス（接近）できる。このネジ１２６をロック部材１２０と一緒に取り外す。次に、ナット１００を締め付けるか、緩めることによって、摩擦円板８２Ａ、８２Ｂに対する２つの顎４８Ａ、４８Ｂの締付け力を正しい値にすることができる。
このナットの位置調節後に、ナットおよびシャフト端部の対応凹部１１４、１１６へロック部材１２０を再係合させ、ネジ１２６を再度締め付けて、ロック部材１２０の軸線方向を固定する。最後に、栓１４０を再び取付けて、ハウジングを密封する。

上記の通り、本発明アクチュエータではアクチュエータ全体を組み立てた後にトルクリミッタをキャリブレーションすることでき、従って、アクチュエータを構成する各種係合要素、特にエピサイクリック減速歯車２０に起因する摩擦および効率低下を考慮に入れることができるということは理解できよう。従って、アクチュエータの各種可動部材の機械加工度とは無関係に、出力部材２２の所で測定されるアクチュエータの最大出力トルクを正確に規定することができる。

本発明のアクチュエータの一部を破断して示した斜視図。 図１の縦断面図。 図１および図２のアクチュエータの差動減速歯車・トルク制限機構の一部を破断して示した斜視図。 図３の機構の拡大斜視図。 図３および図４に示す機構の縦断面図。

Claims (7)

1. ２つの駆動モータ（１４Ａ、１４Ｂ）と、出力部材（２２）と、２つの駆動モータ（１４Ａ、１４Ｂ）と出力部材（２２）との間に配置された平歯歯車を有する差動減速歯車（１６）と、２つの駆動モータ（１４Ａ、１４Ｂ）と出力部材（２２）との間に設けられたトルクリミッタ（１８）とを有し、上記差動減速歯車（１６）が下記(a)〜(d)：
   (a) 駆動モータ（１４Ａ、１４Ｂ）に回転連結された２つの太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）と、
   (b) ２つ太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）を回転自在に支持する出力シャフト（４０）と、
   (c) 出力シャフト（４０）に連結され、それを回転駆動する遊星歯車支持ドラム（６０）と、
   (d) 遊星歯車支持ドラム（６０）に支持された自転可能な少なくとも一対の遊星歯車（６４Ａ、６４Ｂ）であって、各遊星歯車（６４Ａ、６４Ｂ）は太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）と係合し、同じ対の遊星歯車（６４Ａ、６４Ｂ）群は一緒に駆動される遊星歯車と、
   を有するアクチュエータにおいて、
   トルクリミッタ（１８）が遊星歯車支持ドラム（６０）と出力シャフト（４０）とを連結し、トルクリミッタ（１８）は出力シャフト（４０）の軸線に沿って２つの太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）の間に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. トルクリミッタ（１８）が出力シャフト（４０）および遊星歯車支持ドラム（６０）と一体回転する摩擦部材（８０、８２Ａ、８２Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）と、この摩擦部材（８０、８２Ａ、８２Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）を互いに締め付ける手段（９２、９４Ａ、９４Ｂ、１００）とを有する請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 各摩擦部材（８２Ａ、８２Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）が平らな環状表面を有し、締め付け手段（９２、９４Ａ、９４Ｂ、１００）が各環状表面を出力シャフト（４０）の軸線方向に互いに締め付ける力を加える請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 出力シャフト（４０）が軸線方向支持部（９２）とネジ部とを有し、このネジ部にはナット（１００）が螺合し、摩擦部材（８０、８２Ａ、８２Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）が出力シャフト（４０）の外周と係合し且つ軸方向支持部（９２）とナット（１００）との間で締め付けられている請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 軸方向支持部（９２）およびナット（１００）の少なくとも一方が２つの太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）の間の区間の外側にあり、さらに、出力シャフトの外周と係合するスペーサ（５０Ａ、５０Ｂ）を有し、摩擦部材（５２Ａ、５２Ｂ）はこのスペーサ（５０Ａ、５０Ｂ）を介して軸方向支持部（９２）およびナット（１００）の少なくとも一方へ押圧され、少なくとも一つの太陽歯車（３０Ａ、７０Ａ、３０Ｂ、７０Ｂ）がこのスペーサ（５０Ａ、５０Ｂ）上に回転自在に取り付けられている請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 遊星歯車支持ドラム（６０）と一体回転する各摩擦部材（８２Ａ、８２Ｂ）がハブ（８０）を有し、このハブ（８０）は遊星歯車支持ドラム（６０）と一体な放射状延長部を有し、同じ対の遊星歯車群を収容するための開口部を規定している請求項２〜５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
7. トルクリミッタ（１８）が、出力シャフト（４０）と一体な２つの摩擦部材（５２Ａ、５２Ｂ）の間に締め付けられた遊星歯車支持ドラム（６０）と一体回転する単一の摩擦部材（８２Ａ、８２Ｂ）を有する請求項３〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

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