JP5306838B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents
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Description
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ1を示す概略の断面図である。図1は、そのピストンロッド4が退避位置(後退位置)に位置するときの図であり、図2は、そのピストンロッド4が伸張位置(前進位置)に位置するときの図である。
シリンダ本体2は、航空機の脚が取り付けられる側に形成されたシリンダ室11と、機体側に形成されたモータ室12とを有している。シリンダ本体2は、筒状の形態であり、本体ケーシング2bと蓋ケーシング2aとからなる。本体ケーシング2bの機体側の端部には、機体への取付部21が設けられている。蓋ケーシング2aの端部にはピストンロッド4用の開口が形成されている。また、本体ケーシング2bと蓋ケーシング2aとは、本体ケーシング2bが雄側、蓋ケーシング2aが雌側となり、螺合により結合されている。なお、本体ケーシング2bと蓋ケーシング2aとはフランジで結合されていてもよい。また、航空機の車輪、ホイール、およびそのアームなどを含めて航空機の脚と呼ぶこととする。
電動モータ23は、後述するネジ軸3を回転駆動するためのものであり、モータ室12に配置されている。電動モータ23にはエンコーダ、レゾルバ又はホールセンサ等の角度検出器(不図示)が内蔵されており、前記検出器からの信号により電動モータ23を任意の位置で停止させることができる。なお、ピストンロッド4の止めたい位置で作動するように図6で示したリミットスイッチ82などをシリンダ本体2に必要数取り付けて、その信号で電動モータ23を停止させてもよい。また、電動モータ23の負荷増を検知して電動モータ23を停止させるようにしてもよい。
電動モータ23には、ネジ軸3が取り付けられている。ネジ軸3は、ネジが切られている部分がシリンダ室11内となるように、シリンダ室11およびモータ室12の中に配置されている。また、ネジ軸3には、ナット5が螺合されている。電動モータ23によりネジ軸3を回転駆動することで、ナット5は直線運動する。
電動アクチュエータ1のA−A断面を図1に示したように、ナット5は、四角形状の形態を有している。そして、ナット5の外周面のうち断面直線形態の4面には、ナット5の側断面図がA−A断面図の右に示されているように、凹部6が形成されている。そして、凹部6の詳細が、図3(a)などに示されているように、ナット5の凹部6は、ピストンロッド4が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第1平行面6a、外側に向かって傾斜する傾斜面6b、および軸方向に平行な第2平行面6cを備えている。なお、第2平行面6cは、軸方向に直交する方向において、第1平行面6aよりも外側に形成されている。
また、ナット5の凹部6にはキー7が配置されている。図1中のA−A断面図に示したように、キー7は四角形状の形態を有している。なお、キー7の一面は、シリンダ本体2の内壁面に合わせて円弧状に形成されている。また、キー7の側断面図がA−A断面図の右に示されているように、キー7の1つの角部は、本体ケーシング2bの端面に形成されたテーパ部9と面接触するように面取りされ、テーパ面7aとされている(図3(a)など参照)。本実施形態において、このキー7は、ナット5の外周に等間隔で4つ配置されている。
シリンダ室11内にはピストンロッド4が配置されている。ピストンロッド4は、端部に航空機の脚が取り付けられる取付部22が形成されたロッド部4bと、シリンダ本体2の内壁面に沿って(摺動して)直線運動するピストン部4aとを有する。
次に、電動アクチュエータ1の動作について説明する。ここで、図3は、ピストンロッド前進動作中のキー7の動きを説明するための図である。図4は、ピストンロッド後退動作中のキー7の動きを説明するための図である。
まず、ピストンロッド4が退避位置(後退位置)に位置する状態(図1)から、伸張位置(前進位置)に位置する状態(図2)への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ23が駆動される。これによりネジ軸3が回転し、ナット5とともにピストンロッド4は前進していく。このとき、電動モータ23からの力が、ネジ軸3、ナット5、キー7、ピストンロッド4の順で伝わり、ピストンロッド4が前進方向に直進運動する。
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ23が逆方向に駆動される。このとき、キー7まわりの状態は、図3(c)の状態から図4(a)に示した状態にまず移行する。すなわち、電動モータ23を駆動することにより、まず、ナット5が後退移動を開始する。その後、ナット5に形成された凹部6の第2平行面6c部がキー7の底面をはずれるとともに、ナット5の端面がピストン部4aの係止部4dに当たると、ナット5とともにピストンロッド4は後退していく。このとき、図4(b)に示すように、凹部6の傾斜面6b、およびナット5(またはピストン部4a)の後退力により、キー7は傾斜面6bに沿って軸中心側に移動していく。
図5は、他の実施形態に係る電動アクチュエータ51を示す概略の断面図であり、ピストンロッド4が伸張位置にあるときの図である。なお、以下の説明においては、図1〜4に示した電動アクチュエータ1を構成する部品と同じ部品については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
図5に示したように、電動アクチュエータ51のネジ軸3に螺合されるナット15は、電動アクチュエータ1のナット5の外周面に形成されているような凹部6を有さない。また、ナット15のネジ加工されている部分の長さD(ネジ軸3と螺合する部分の長さ)は、ナット5の対応するネジ加工されている部分の長さよりも短くされている。このように、ナット15のネジ加工されている部分の長さDを短くすることで、ネジ軸3とナット15との間で生じることがあるネジ軸3の回転不良を防止することができるとともに、電動アクチュエータの軽量化を図ることができる。なお、ナット15は、ピストンロッド4のロッド部4bの後退方向側の端面に形成されたくぼみに嵌まり込むように形成されている。
ピストンロッド4のピストン部4aの内側にはロック用部材10が配置されている。ここで、ロック用部材10の正面側から視た断面図(図2のB−B断面図に相当する図)を省略しているが、ロック用部材10は、電動アクチュエータ1のナット5と同様に、その正面視において四角形状の形態を有している。そして、ナット5と同様、ロック用部材10の外周面のうち断面直線形態の4面(図示省略、ナット5と同様であるので図2のB−B断面図および側断面図を参照のこと)には、凹部16が形成されている。そして、凹部16の詳細を、図5の凹部16周り拡大図に示したように、ロック用部材10の凹部16は、ピストンロッド4が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第1平行面16a、外側に向かって傾斜する傾斜面16b、および軸方向に平行な第2平行面16cを備えている。なお、第2平行面16cは、軸方向に直交する方向において、第1平行面16aよりも外側に形成されている。このように、凹部16は、ロック用部材10の外周面に形成された、第1平行面16a・傾斜面16b・第2平行面16cを有する溝形態となっている。
また、ロック用部材10の内側にはバネ17が配置されている。バネ17は、ロック用部材10をその前進方向に付勢するコイルバネである。ピストン部4aのピストンロッド4が後退する側の端部には、リング状の係止部4dが形成されている。電動アクチュエータ51の係止部4dは、電動アクチュエータ1の係止部4dよりも、軸中心側へ延在する長さが大きい。ロック用部材10と係止部4dとの間にバネ17は収縮された状態で設置される。
まず、ピストンロッド4が退避位置(後退位置)に位置する状態から、伸張位置(前進位置)に位置する状態(図5)への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ23が駆動される。これによりネジ軸3が回転し、ナット15がピストン部4aの内径端を押すことでピストンロッド4は前進していく。このとき、電動モータ23からの力が、ネジ軸3、ナット15、ピストンロッド4の順で伝わり、ピストンロッド4が前進方向に直進運動する。
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ23が逆方向に駆動される。このとき、まず、ナット15が後退移動を開始する。ナット15の後退移動によりロック用部材10も後退していき、ロック用部材10に形成された凹部16の第2平行面16c部がキー7の底面をはずれ、キー7の底面は、やがて凹部6の第1平行面16a部に到達する。これにより、ピストンロッド4の後退方向へのロックが解除された状態となる。また、ナット15の後退移動によりバネ17は収縮する。バネ17が収縮していくとロック用部材10の端面がピストン部4aの係止部4dに当たり、その後、ピストンロッド4は後退していく。なお、バネ17のバネ力によっては、ロック用部材10の端面がピストン部4aの係止部4dに当たる前に、ピストンロッド4は後退を開始する。ピストンロッド4が退避位置(後退位置)に達した時点で(エンコーダ等やリミットスイッチ82からの信号で判断)、電動モータ23を停止させる。
2:シリンダ本体
3:ネジ軸
4:ピストンロッド
5:ナット
6:凹部
6a:第1平面
6b:斜面
6c:第2平面
7:キー
8:孔
9:テーパ部
23:電動モータ
Claims (5)
- シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ナットの外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストンロッドのピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
前記ピストン部の、前記ピストンロッドが後退する側の端部に形成されたリング状の係止部と、
を備え、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となり、
前記ピストンロッドの後退方向への動きが前記キーにより阻止された状態のとき、前記ナットの後端面は前記係止部と接触せず、
前記ピストンロッドを後退させるときは、前記ナットを後退させることにより、当該ナットの後端面が前記係止部に当たって当該ナットとともに前記ピストンロッドが後退していく、電動アクチュエータ。 - 請求項1に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記ナットに形成された凹部は、前記ピストンロッドが前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第1平行面、外側に向かって傾斜する傾斜面、および軸方向に平行な第2平行面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。 - 請求項1または2に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記シリンダ本体の内壁面に形成された前記テーパ部と面接触するテーパ面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記ナットの外周に等間隔で複数配置されていることを特徴とする、電動アクチュエータ。 - シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ピストンロッドのピストン部の内側に配置されたロック用部材と、
前記ロック用部材の内側に配置され、当該ロック用部材を前進方向に付勢するバネと、
前記ロック用部材の外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
前記ピストン部の、前記ピストンロッドが後退する側の端部に形成されたリング状の係止部と、
を備え、
前記バネは、前記ロック用部材と前記係止部との間に収縮された状態で配置されており、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となり、
前記ピストンロッドの後退方向への動きが前記キーにより阻止された状態のとき、前記ロック用部材の後端面は前記係止部と接触せず、
前記ピストンロッドを後退させるときは、前記ナットを後退させることにより、前記ロック用部材の後端面が前記係止部に当たって、または、前記係止部に当接している前記バネのバネ力で、前記ナットとともに前記ピストンロッドが後退していく、電動アクチュエータ。
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