JPH04503562A - Fault Tolerant Ball Screw Actuator - Google Patents

Fault Tolerant Ball Screw Actuator

Info

Publication number
JPH04503562A
JPH04503562A JP1990501025A JP1990501025A JPH04503562A JP H04503562 A JPH04503562 A JP H04503562A JP 1990501025 A JP1990501025 A JP 1990501025A JP 1990501025 A JP1990501025 A JP 1990501025A JP H04503562 A JPH04503562 A JP H04503562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
screw
nut
axis
ball
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1990501025A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
シーロ,ジョウズ、ジャーマン
Original Assignee
ベル、ヘリカプタ、テクストロン、インコーパレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ベル、ヘリカプタ、テクストロン、インコーパレイティド filed Critical ベル、ヘリカプタ、テクストロン、インコーパレイティド
Publication of JPH04503562A publication Critical patent/JPH04503562A/en
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 耐故障性ボールネジアクチュエータ 技術分野 本発明は、アクチュエータの分野、特に航空機内でパイロンを動かすためのアク チュエータに関fる。[Detailed description of the invention] name of invention Fault Tolerant Ball Screw Actuator Technical field The invention relates to the field of actuators, particularly actuators for moving pylons in aircraft. Regarding the tuator.

航空機の設計において、航空機のいくつかの可動要素をその他の反動要素との関 係において動かすため数多くのアクチュエータが必要とされる。このような使用 の一例として挙げられるのは、従来の固定翼の航空機上のフラツグの起動である 。あらゆる航空機環境においてそうであるように、アクチュエータは理想的には 極めて信頼性が高く、軽量で、コンパクトであり、しかも中でも起動のための所 要エネルザー人力が最小限でなくてはならない。In aircraft design, some moving elements of the aircraft are considered in relation to other reactionary elements. A large number of actuators are required to move the parts. Use like this An example is the activation of a flag on a conventional fixed-wing aircraft. . As in any aircraft environment, the actuators ideally Extremely reliable, lightweight, compact, and above all, it has a small starting point. Energy requirements must be minimal.

ボールネジアクチェエータは、航空機の利用分野において一般的に用いられてい るものである。単純な設置の場合、ざ−ルネジアクチュエータは、内側ネジ山を 伴うナツト及び外側ネジ山を伴うネジを含んでいる。Ball screw actuators are commonly used in aircraft applications. It is something that For simple installations, round screw actuators can be Includes a nut with an associated thread and a screw with an external thread.

ナツトのネジ山内には複数の球形ゴールが捕捉されており、ネジ上のネジ山と係 合する二ネジの類似の回転に抵抗しながらナツトがその中心軸を中心に回転する ことにより、ネジはナツトを通して軸方向に移動することになる。Multiple spherical goals are captured within the threads of the nut and engage with the threads on the screw. The nut rotates about its central axis while resisting the similar rotation of the two mating screws. This causes the screw to move axially through the nut.

明らかに、アクチュエータを形成する几め航空機内の可動要素上にネジを、反動 要素上にナツトを載置することが可能である。ボールネジアクチュエータはナツ トとネジの間の単純なネジ込み係合に比べ故障に対する抵抗性(耐故障性)はは るかに低く (much 1essresistantto jammlng  )故障は起こりうる。さらに、ボールがナツトから失なわれる可能性もあり、ネ ジを軸方向に並進運動させる能力は低下するか又は無くなることになる。その上 、ネジは可動要素と反動要素の間の唯一の固定式連結であることもあり、ネジが ひび割れした場合、破局的な結果を招くことになる可能性がある。Obviously, the recoil screw on the movable element in the aircraft, forming the actuator It is possible to place a nut on the element. Ball screw actuator is Natsu The resistance to failure (fault tolerance) is higher than that of a simple threaded engagement between a screw and a screw. much lower (much less resistant to jammlng ) Failures can occur. Furthermore, there is a possibility that the ball will be lost from Natsuto, The ability to axially translate the engine will be reduced or eliminated. On top of that , the screw may be the only fixed connection between the moving and reaction elements; If it cracks, the consequences could be catastrophic.

近年、ティルト回転翼航空機と一般に呼ばれる航空機が開発されてきている。こ の航空機においては、従来の飛行モードとヘリコプタモードの間で航空機上で旋 回することのできるバイロンの上に、回転翼又はプロペラ及びそれに結びつけら れた動力装置が載置されて込る。従来の飛行モードにおいては、このプロペラが 垂直平面内で回転して従来のプロペラ駆動式航空機においてと同様に航空機を前 方に駆動する。しかし、このときバイロン及びプロペラを、プロペラか−・リコ グタの回転翼として作動でき航空機は垂直離陸及び着陸のためのヘリコプタとし て運転されるような基本的に1つの水平平面内にプロペラを位置づけするべく、 変換又は旋回させることができる。このような環境においては、航空機モードと ヘリコプタモードの間で変換する上でのパイロンの適切な作動には、高い信頼性 のある効率の良いアクチュエータが必要である。In recent years, aircraft commonly referred to as tilt rotorcraft have been developed. child aircraft, it is possible to rotate on the aircraft between conventional flight mode and helicopter mode. On top of the Byron, which can be turned, there is a rotor or propeller and a The power plant that was removed was placed there. In conventional flight mode, this propeller Rotates in a vertical plane to propel the aircraft forward as in conventional propeller-driven aircraft. drive in the direction. However, at this time, Byron and the propeller were... The aircraft can operate as a rotary wing for vertical takeoff and landing as a helicopter. In order to position the propeller in essentially one horizontal plane such that it is driven Can be converted or rotated. In such an environment, aircraft mode and High reliability for proper operation of the pylon in converting between helicopter modes A highly efficient actuator is required.

本発明の一実施態様に従うと、第1の要素と第2の要素の間に位置づけされたボ ールネジアクチェエータが提供される。このアクチュエータは、ボール軌道ヲ有 する第1のナツト及びボール軌道を有する第1のネジならびに、第1の軸と中心 にして互いに対し同心的にナツトとネジを支持すぺ(この第1のナツトと第1の ネジのゴール軌道の中に係合され几複数の駆動& −ルを含み、第1の軸を中心 とした第1のナツトと第1のネジの間の相対的回転は第1の軸に沿ってのこれら の間の相対的動きをひき起こしているような第1のボールネジ駆動ユニットを含 んでいる。第2のボールネジ駆動ユニットも具備されており、これには、ゴール 軌道を有する第2のナツト及びゴール軌道を有する第2のネジならびに、第2の 軸を中心にして互いに対し同心的にナツトとネジを支持すべくこの第2のナツト と第2のネジのゴール軌道の中に係合された複数の駆動ボールが含まれ、第2の 軸を中心とした第2のナツトと第2のネジの間の相対的回転は第2の軸に沿って のこれらの間の相対的動きをひき起こしている。この第1のナツトは第1の軸を 中心にして回転するよう第1の要素に載置されている。第2のネジは第2の軸を 中心にして回転するよう第2の要素に載置されている。According to one embodiment of the invention, the button located between the first element and the second element A screw actuator is provided. This actuator has a ball trajectory. a first nut and a first screw having a ball track, and a first axis and center; support the nut and screw concentrically relative to each other (this first nut and includes a plurality of drive wheels engaged within the goal trajectory of the screw and centered about the first axis; The relative rotation between the first nut and the first screw is their relative rotation along the first axis. a first ball screw drive unit causing relative movement between the I'm reading. A second ball screw drive unit is also provided, which includes a goal a second nut having a track and a second screw having a goal track; This second nut supports the nut and screw concentrically relative to each other about the axis. and a plurality of drive balls engaged within the goal trajectory of the second screw; The relative rotation between the second nut and the second screw about the axis is along the second axis causing relative movement between these. This first nut connects the first axis It is mounted on the first element for rotation about the center. The second screw connects the second shaft It is mounted on the second element for rotation about the center.

第1のネジ及び第2のナツトは、同時回転するよう第1の軸及び第2の軸が一致 した状態で、合わせて固定されている。The first screw and the second nut have their first and second axes aligned so that they rotate simultaneously. They are fixed together in the same state.

本発明のもう1つの態様に従うと、第1の要素と第2の要素の間に位置づけする よう1つのビールネジアクチュエータが提供されている。このアクチュエータは 、ゴール軌道を有するナツトとボール軌道を・有するネジを含んでいる。第1の 軸を中心にして互いに対し同心的にナツトとネジを支持するため、複数の駆動ボ ールが前記ナツト及びネジのボール軌道の中に係合されている。第1の軸を中心 としたナツトとネジの間の相対的回転は、第1の軸に沿ったこれらの間の相対的 動きをひき起こす。ネジは第1及び第2の端部を有する。本発明はさらに、ネジ に沿って延びネジの端部を封じ込めて不静定の荷重径路を形成する部材をも含ん 本発明をより完全に理解するため、添付の図面と結びつけて記されている以下の 説明を参照されたい。なお図面中、 図1は、飛行機モードとヘリコプタモードの間でバイロンを変換するための、本 発明の第1の実施態様を形成するアクチェエータの動作範囲を例示する図である ; 図2は、飛行機モードにおけるアクチュエータとバイロンの垂直断面図である; 図3は、飛行機モードにおけるアクチュエータとバイロンの水平断面図である; 図4は、図2のライン4−4から見比アクチュエータの一要素の断面図である; 図5は、図4の要素の側面図である。According to another aspect of the invention, located between the first element and the second element A beer screw actuator is provided. This actuator , includes a nut with a goal trajectory and a screw with a ball trajectory. first Multiple drive bolts are used to support nuts and screws concentrically relative to each other around the shaft. A ball is engaged within the ball track of the nut and screw. Centered on the first axis The relative rotation between the nut and screw is the relative rotation between them along the first axis. cause movement. The screw has first and second ends. The present invention further provides a screw It also includes a member that extends along the screw and confines the end of the screw to form an indeterminate load path. For a more complete understanding of the invention, the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings: Please refer to the explanation. In addition, in the drawing, Figure 1 shows the book for converting Byron between airplane mode and helicopter mode. FIG. 3 is a diagram illustrating the operating range of the actuator forming the first embodiment of the invention; ; FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the actuator and Byron in airplane mode; FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view of the actuator and Byron in airplane mode; FIG. 4 is a cross-sectional view of one element of the ratio actuator taken from line 4--4 in FIG. 2; FIG. 5 is a side view of the elements of FIG. 4.

図6は、アクチュエータの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of the actuator.

図7は、アクチュエータの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the actuator.

図8は、アクチュエータの内部ボールネジアセンブリを例示する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the internal ball screw assembly of the actuator.

図9は、アクチュエータの内側ざ−ルネジアセンブリ及び外側ざ−ルネジを例示 する断面図である。Figure 9 illustrates the inner and outer ring screw assemblies of the actuator. FIG.

図1 OA−I OCは、アクチュエータの動作範囲を示している。FIG. 1 OA-I OC indicates the operating range of the actuator.

図11は、アクチュエータの一変形態様を例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a modified form of the actuator.

詳細な説明 複数の図を通して同じ参照番号が同じ又は相応する部品を示している各図面特に 図1を参照すると、本発明の第1の実施態様を形成するアクチュエータ10が図 示されている。このアクチュエータ10は、この場合航空機の翼12である反動 要素とこの場合バイロン14(図2)である可動要素の間に載量されている。detailed description In particular, each drawing in which the same reference number designates the same or corresponding parts throughout several figures Referring to FIG. 1, an actuator 10 forming a first embodiment of the invention is illustrated. It is shown. This actuator 10 is a recoil actuator, which in this case is a wing 12 of an aircraft. It is mounted between the element and a movable element, in this case Byron 14 (FIG. 2).

このバイロンは、ティルト回転翼航空機の回転翼とその動力装置を載置する。ア クチュエータ10は、以下に詳述するように、引込み位置16と伸張位置18の 間で移動するよう作動させられ、かぐしてバイロンと回転翼をそれぞれ航空機モ ードとヘリコプタモードの間で移動させる。同様に以下で説明するように、アク チュエータ10は故障強度をもち、安全性を高める念めデュアル又は不静定荷重 径路が具備されている。The Byron carries the tilt rotorcraft's rotor blades and their power plants. a The actuator 10 has a retracted position 16 and an extended position 18, as described in detail below. Byron and the rotor are activated to move between the aircraft models. and helicopter mode. Similarly, as explained below, The tuator 10 has failure strength and has dual or static constant load to improve safety. A path is provided.

図6を参照しながら、アクチュエータ10の基本構造について説明する。アクチ ュエータ10は、両方共完全に引込まれた位置と完全に拡大され友位置の間でア クチュエータを動かすべく起動される内側ざ−ルネジ駆動ユニット20と外側ボ ールネジユニット22を含むデエアルボールネジアクチュエータである。デュア ル駆動ユニットの使用により、ネジ駆動ユニットのうちの1つが故障した場合も う1方の駆動二ニットがアクチュエータの低減した動作範囲について作動可能な 状態にとどまることができるフェールセーフモードが得られる。The basic structure of the actuator 10 will be explained with reference to FIG. 6. Acti 10 both move between a fully retracted position and a fully expanded position. The inner ring screw drive unit 20 and the outer ball screw drive unit 20 are activated to move the actuator. This is a deal ball screw actuator including a ball screw unit 22. dua If one of the screw drive units fails due to the use of screw drive units, The other drive unit is operable for a reduced operating range of the actuator. You get a failsafe mode that allows you to stay in the state.

図6乃至11t−参照すると、内側ボールネジ駆動ユニット20には内側ざ−ル ネジアセンブリ24及び内側ナツト26が含まれているのがわかる。この内側ボ ールネジアセンブリ24は、同心的な内側ざ−ルネジ28と内側管30t−含ん でいる。内側ざ−シネ22日の外側表面には、らせん状のゴール軌道32が具備 されている。内側ナツト26の内側表面26には同様のビール軌道34が具備さ れている。ナツト26とネジ28のボール軌道の間には、複数のアクチュエータ ざ一ル36が係合されている。内側ナツト26は再循環のためボール36を捕獲 する。ネジ28との関係においてナツト26が回転する場合、ナツトとネジは、 軸38に沿って互いとの関係において軸方向に動くことになる。Referring to FIGS. 6 to 11t, the inner ball screw drive unit 20 includes an inner ball screw drive unit 20. It can be seen that a screw assembly 24 and an inner nut 26 are included. This inner button The round screw assembly 24 includes a concentric inner round screw 28 and an inner tube 30t. I'm here. The outer surface of the inner surface of the cine 22 is provided with a spiral goal track 32. has been done. The inner surface 26 of the inner nut 26 is provided with a similar beer track 34. It is. A plurality of actuators are connected between the nut 26 and the ball orbit of the screw 28. Seal 36 is engaged. Inner nut 26 captures ball 36 for recirculation do. When the nut 26 rotates in relation to the screw 28, the nut and screw They will move axially in relation to each other along axis 38.

内側管60は、本発明の重要な面を構成している。Inner tube 60 constitutes an important aspect of the invention.

内側ゴールネジ28は端部40及び42を有する。管30は、それぞれ端部40 及び42のまわりに延びる肩部44及び46を有する。従って、内側ざ一ルネジ 28内にひびわれが発生した場合、通常この内@ゴールネジが支えている荷重は 管60t−通して支持されることができ、不静定のつまりデュアル荷重径路が得 られることになる。好ましくは、この内側ボールネジ28は金属で形成され、管 30は軽さと強さから炭素繊維複合材で形成される。Internal goal screw 28 has ends 40 and 42. The tubes 30 each have an end 40 and shoulders 44 and 46 extending around and 42 . Therefore, the inner round screw If a crack occurs within 28, the load supported by the goal screw is usually It can be supported through a 60t tube, providing a non-static or dual load path. It will be done. Preferably, this inner ball screw 28 is formed of metal and is tubular. 30 is made of carbon fiber composite material for its lightness and strength.

外側ざ−ルネジ駆動ユニット22には、外側ボールネジアセンブリ48が含まれ ている。外側ざ−ルネジアセンブリ48は、外側ナツト50、外側ゴールネジ5 3及び外側管54を含んでいる。外側ナツト50はその内側表面上に形成され几 す−ル軌道56を有し、一方外側ざ一ルネジ52はざ一ル軌道58t−有する。The outer ball screw drive unit 22 includes an outer ball screw assembly 48. ing. The outer ring screw assembly 48 includes an outer nut 50 and an outer goal screw 5. 3 and an outer tube 54. An outer nut 50 is formed on the inner surface thereof. It has a round track 56, while the outer round screw 52 has a round track 58t.

内@ざ−ルネジアセンブリ24の場合と同様に、軸3゛8を中心とする外側ナツ ト50と外側ボールネジ52の間の相対的回転がナツトとネジの間の相対的な軸 方向の動きをひき起こすことになるように、複数のボール36が外側ナツト内に 捕捉されている。内側管60の場合と同様に、外側管54は、外側ボールネジア センブリのための不静定のつまりデュアル荷重径路を提供するよう、外側ボール ネジ52の端部60及び62が外側管54上の肩部64及び66により封じ込め られている状聾で、外側ボールネジ52に沿って延びている。ここでも外側ざ一 ルネジ52は金属で形成され、一方外側管54は炭素繊維複合材で作られている 。As in the case of the inner @ circle screw assembly 24, the outer nut centered on the axis 3'8 The relative rotation between the nut 50 and the outer ball screw 52 corresponds to the relative axis between the nut and the screw. A plurality of balls 36 are placed within the outer nut to cause directional movement. Captured. As with the inner tube 60, the outer tube 54 has an outer ball screw gear. The outer ball provides a variable or dual load path for the assembly. Ends 60 and 62 of screw 52 are enclosed by shoulders 64 and 66 on outer tube 54. The outer ball screw 52 extends along the outer ball screw 52. Here too, the outside is the same The thread 52 is made of metal, while the outer tube 54 is made of carbon fiber composite material. .

特に図6を参照すると、アクチュエータの作動をより良く説明することができる 。外側ボールネジ52は、軸38を中心・とじて同時回転するよう内側ナツトに 片端で固定されている。外側ナツト50は、スラストころ軸受70及び72の間 のスラストリング68内に軸38を中心にして回転するよう載置されている。外 側ナツト50の一部として又は外側ナツト上に載置された形で環状リングイヤ7 4が形成されている。イヤ74と外側ナツトを軸38を中心にして回転させるた め、第1の油圧駆動モータアセンブリ76及び第2の油圧モータ駆動アセンブリ 78が具備されている。各々の油圧モータ駆動アセンブリには、油圧モータ80 ゜油圧ブレーキ82.適当なルノイド式制御弁84が具備され、別々の油圧供給 源86及び88に連結されている。各々の油圧モータ80は、駆動イヤ74と係 合するための駆動イヤ92及び駆動軸90を有する。The operation of the actuator can be better explained with particular reference to FIG. . The outer ball screw 52 is attached to the inner nut so that the outer ball screw 52 rotates simultaneously around the shaft 38. Fixed at one end. The outer nut 50 is located between the thrust roller bearings 70 and 72. is mounted in a thrust ring 68 for rotation about an axis 38. outside An annular ring ear 7 as part of the side nut 50 or mounted on the outer nut 4 is formed. In order to rotate the ear 74 and the outer nut about the shaft 38, a first hydraulic drive motor assembly 76 and a second hydraulic motor drive assembly. 78 is provided. Each hydraulic motor drive assembly includes a hydraulic motor 80 ゜Hydraulic brake 82. A suitable lunoid control valve 84 is provided to provide a separate hydraulic supply. 86 and 88. Each hydraulic motor 80 is associated with a drive ear 74. It has a drive ear 92 and a drive shaft 90 for mating.

図2乃至5を見れば最も良くわかるように、スラストリング68は、軸152と 軸154の両方を中心とする旋回動作のため、変換アクチュエータスピンドル1 50上の7オークの間で航空機の翼12に旋回可能な形で載置されている。As best seen in FIGS. 2-5, the thrust ring 68 is connected to the shaft 152. Conversion actuator spindle 1 for pivoting movement about both axes 154 It is pivotably mounted on the wing 12 of the aircraft between 7 oaks on 50.

同様に図2乃至5を見るとわかるように、バイロンにはラグ94が旋回可能な形 で載置されている。このラグは、軸38に沿ってラグとの関係において内側ボー ルネジ28を固定するもののラグ94との関係における軸58を中心にした内側 ボールネジ28の回転を可能にするような内側ど一ルネジ28の第1の端部96 t−収容する。図6t−見ると最も良くわかるように、内側ざ一ルネジ28の第 1の端部9乙には、軸38に垂直な軸102を中心にしてラグ94内で回転する よう載置されたウオームイヤ100と係合するウオームホイール98が具備され ている。ウオームイヤ100が上に固定されているシャフト104はイヤ106 及び108まで延びている。イヤ106は、内部モーターブレーキ112を有す る電動モータ110の駆動軸によって係合されている。イヤ108は第2のモー タブレーキ114と係合する。Similarly, as can be seen from Figures 2 to 5, Byron has lugs 94 that can pivot. It is listed in . This lug has an inner bore in relation to the lug along axis 38. The inner side around the axis 58 in relation to the lug 94 of the one that fixes the screw 28 A first end 96 of the inner screw 28 to allow rotation of the ball screw 28. t-accommodate. FIG. 6t - As best seen, the inner round screw 28 The end 9 of 1 rotates within a lug 94 about an axis 102 perpendicular to axis 38. A worm wheel 98 is provided which engages the worm ear 100 mounted in the manner shown in FIG. ing. The shaft 104 on which the warm ears 100 are fixed is the ear 106 and extends to 108. Ear 106 has an internal motor brake 112 The drive shaft of the electric motor 110 is engaged with the drive shaft of the electric motor 110 . Ear 108 is in the second mode. engages with the brake 114.

通常の運転においては、モーターブレーキ112及び114は、ウオームイヤ1 00の回転を妨げ、かくして内側ボールネジ28が軸38を中心にして回転する のを妨げるように起動される。油圧モータ80の一方又は両方の回転は、軸38 を中心にした外側ナツト50の回転をひき起こすことになる。内側ざ−ルネジ2 8は固定されていることから、軸38に沿って外側ナラ)50と内側ざ−ルネジ 28の間に軸方向変位が起こることになり、バイロン14を航空機の翼12との 関係において旋回させる。During normal operation, motor brakes 112 and 114 are 00, thus causing the inner ball screw 28 to rotate about the shaft 38. is activated to prevent Rotation of one or both of the hydraulic motors 80 is caused by rotation of the shaft 38 This causes rotation of the outer nut 50 about the . Inner round screw 2 Since 8 is fixed, the outer ring screw 50 and the inner ring screw are attached along the axis 38. An axial displacement will occur between 28 and 28, which will cause the Byron 14 to intersect with the aircraft wing 12. Pivot in a relationship.

完全に引込まれた位置と完全に伸張された位置の間で動く上で、両方のナツトは それが係合しているネジの全長を走行することになる。しかしながらアクチュエ ータがこれらの限界の間を動くにつれて、ある一定の与えられた位置において、 外側ざ一ルネジは外側ナツトを通して動くことができ、内側ナツトは内側ざ一ル ネジに沿って動くことができ、或いは又両方の動きが同時に起こることもできる 。理想的な条件の下では、引込み位置から伸張位tまで動く上で、内側ナツトは 内側ボールネジに沿ってその最大動作範囲全体にわたり走行し、このとき外側ボ ールネジは外側ナツトを通りその最大動作範囲全体にわたり走行することが予想 される。バイロンは、モータの制御と全てのブレーキ82.112及び114の 適用の組合せにより、完全引込み及び伸張の間のいかなる位置においても停止及 び保持されうる。In moving between fully retracted and fully extended positions, both nuts It will run the entire length of the screw it is engaging. However, actue As the data moves between these limits, at a given position, The outer ring screw can move through the outer nut, and the inner nut can move through the inner ring. can move along the screw, or both movements can occur simultaneously . Under ideal conditions, the inner nut will move from the retracted position to the extended position t. runs along the inner ball screw throughout its maximum operating range, while the outer ball The inner screw is expected to run through the outer nut throughout its maximum operating range. be done. Byron controls motors and all brakes 82.112 and 114. Depending on the combination of applications, it can be stopped and can be maintained.

ナツトとネジの動きは、アクチュエータ内の複数のストッパにより制限される。Movement of the nut and screw is limited by a plurality of stops within the actuator.

ストッパ120は、アクチュエータが完全に引込められた位置にあるとき、外側 ナツトと係合するよう、外側ざ−ルネジ52上に載置されてbる。外側ざ一ルネ ジ52の反対側にあるストッパ122は、外側ボールネジアセンブリ48が完全 に伸張した時点で外側ナツト50と係合する。ストッパ122が外側ナツト50 と係合する場合、係合は、内側ざ−ルネジアセンブリの作動を確実にするべく外 側ナツト50.外側ざ−ルネジ52及び内側ナツト26の同時回転を行なわせる のに充分な力で行なわれる。The stopper 120 is located outside when the actuator is in the fully retracted position. It rests on the outer ring screw 52 for engagement with the nut. Rene on the outside A stop 122 on the opposite side of the screw 52 prevents the outer ball screw assembly 48 from being completely removed. When it is fully extended, it engages with the outer nut 50. The stopper 122 is connected to the outer nut 50 When engaged with the external ring screw assembly, the engagement is Side nut 50. The outer ring screw 52 and the inner nut 26 are caused to rotate simultaneously. It is performed with sufficient force to

同様に、内側ざ−ルネジアセンブリの伸張位置において内側ナツトの動きを制限 するため端部96と反対側の内側ボールネジ28の端部126にはストッパ12 4(図示せず)が載置されている。又、内側♂−ルネジアセンブリの引込入位置 において内側ナツトの動きを制限する几め、端部9乙にはストッパ127が載置 されている。Similarly, the movement of the inner nut is restricted in the extended position of the inner ring screw assembly. To prevent this, a stopper 12 is provided at the end 126 of the inner ball screw 28 opposite to the end 96. 4 (not shown) is placed. Also, the retraction position of the inner ♂-ru screw assembly A stopper 127 is placed on the end 9 to restrict the movement of the inner nut. has been done.

アクチュエータ10は、信頼性及び汎用性において重大な利点を提供する。油圧 モータ駆動アセンブリ76及び78の各々はアクチュエータを単独で作動させる ように設計されている。これらのアセンブリの両方が故障した場合、各々のモー タ80内の油圧ブレーキは自動的に係合して外側ナツト50のD転を妨げる。Actuator 10 offers significant advantages in reliability and versatility. hydraulic Each of motor drive assemblies 76 and 78 independently actuates an actuator. It is designed to. If both of these assemblies fail, each motor The hydraulic brake in the cylinder 80 automatically engages to prevent the outer nut 50 from rotating in the D direction.

このときブレーキ112及び114は解除され、電動モータ110は活化されて アクチュエータの の端部からアクチュエータを作動することができる。かくし て、デュアル故障モードの不静定性が得られる。At this time, brakes 112 and 114 are released and electric motor 110 is activated. The actuator can be actuated from the end of the actuator. Hidden As a result, dual failure mode indeterminacy is obtained.

ざ−ルネジアセンブリの1つがいずれかの位置で故障した場合、もう−万のざ一 ルネジアセンブリはなおも、そのボールネジアセンブリにより提供される全動作 範囲を通してアクチュエータを動かす几めに利用できる状態にある。例えば、ア クチュエータがティルト回転翼航空機のパイロンを作動させる利用分野において は、単一のざ一ルネジアセンブリの作動により、回転翼は飛行機モード位置から 飛行機モードとヘリコプタモードの中間位置まで動かされ、回転翼が地面に接触 せずに航空機を着陸させることが可能となる。If one of the groove screw assemblies fails in any position, there is no need to worry The ball screw assembly still has the full range of motion provided by its ball screw assembly. It can be used to move the actuator through the range. For example, In applications where actuators actuate the pylons of tilt rotorcraft. The rotor is moved from the airplane mode position by actuation of a single round screw assembly. Moved to an intermediate position between airplane mode and helicopter mode, the rotor blade touches the ground This makes it possible to land an aircraft without having to do so.

複合管30及び54により提供されたデュアル又は不静定性ある荷重径路も又、 本発明の重要な利点である。前述のように、ざ−ルネジのうちの一方が故障し几 場合、アクチュエータ10の完全な故障を防ぐぺく、荷重は結びつけられ九同心 管によって支持されうる。The dual or variable load paths provided by composite tubes 30 and 54 also This is an important advantage of the invention. As mentioned above, one of the round screws has failed and the To prevent complete failure of the actuator 10, the loads are tied together in a nine-concentric configuration. It can be supported by a tube.

1つのざ−ルネジの故障が結びつけられたざ−ルネジアセンプIJ t−故障さ せた場合でも、残りのボールネジアセンブリを用いて、パイロンの制限され几動 きを提供することが可能である。One groove screw failure is linked to the groove screw assembly IJ t-failure. The remaining ball screw assembly can be used to prevent restricted movement of the pylon It is possible to provide

本発明の教示に従って作られ友1つのアクチュエータ10においては、アクチュ エータは、引込み位置と伸張位置の間で44インチ動くよう設計されている。In a single actuator 10 made in accordance with the teachings of the present invention, the actuator The eta is designed to move 44 inches between retracted and extended positions.

航空機の翼とパイロンの間に載置する上で、この動きは変換スピンドル160上 のパイロンをその変換軸128を中心にして約90度の弧にわたり旋回させ、ざ −ルネジアセンブリの各々について45°の動きの弧を提供する。両方の油圧モ ータが作動可能である場合、アクチェエータは一秒あたり6.6インチ動くよう に設計されている。This movement is carried out on the translation spindle 160 when mounted between the aircraft wing and the pylon. The pylon is rotated through an arc of approximately 90 degrees about its translation axis 128, and the - Provide an arc of motion of 45° for each threaded assembly. both hydraulic When the actuator is ready for actuation, the actuator moves 6.6 inches per second. It is designed to.

図示されてはいないものの、パイロンは、その動きの限界において翼上の固定ス トッパと係合する。特に飛行機モードにおいて振動を減らす友めこれらのストッ パのうちの1つに対してパイロンを保持すべく、パイロン上に大きな力を与える ためにアクチェエータ10を利用することもできる。例えば、油圧モータ80を 連続的に起動させ、アクチュエータに負荷を加え、飛行機モードで翼上に載置さ れたストッパに対してパイロンを押しやる1 3000ポンドの力を与えること ができる。Although not shown, the pylon has a fixed base on the wing at the limit of its movement. Engages with the topper. These stockings are your friend to reduce vibration especially in airplane mode. apply a large force on the pylon to hold it against one of the Actuator 10 can also be used for this purpose. For example, the hydraulic motor 80 It is activated continuously, loads the actuator, and rests on the wing in airplane mode. Applying a force of 13000 pounds pushing the pylon against the stopped stop Can be done.

図11は、多くの点で前述のものと同じであり従って同じ参照番号で識別されて いるアクチュエータ10の一変形態様を示している。ただし、モータ110は内 側ざ−ルネジの第1の端部9乙にとりつけられかくして前述のウオームホイール 及びウオームホイールに置き換わる環状ヤヤ140を回転させるようになってい る。Figure 11 is similar in many respects to the previous one and is therefore identified with the same reference numerals. A modified form of the actuator 10 is shown. However, the motor 110 is Attached to the first end 9 of the side groove screw, the aforementioned worm wheel and rotates an annular wheel 140 that replaces the worm wheel. Ru.

本発明の1つの実施態様だけが添付の図面に図示され前述の詳細な説明において 記述されてきたが、本発明は開示されている実施態様に制限されるものではなく 、本発明の精神から逸脱することなく部品及び要素の数多くの再配置、変更及び 置換を加えることが可能である。Only one embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawings and in the foregoing detailed description. Although described, the invention is not limited to the disclosed embodiments. , numerous rearrangements, changes and modifications of parts and elements without departing from the spirit of the invention. It is possible to add substitutions.

特表千4−503562 (6) 手続補正書(旗) 平成 4年 3月12日Special Table Sen4-503562 (6) Procedural amendment (flag) March 12, 1992

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.第1の要素と第2の要素の間に位置づけられるボールネジアクチュエータに おいて −ボール軌道を有する第1のナット及びボール軌道を有する第1のネジならびに 、第1の軸を中心にして互いに対し同心的にナットとネジを支持すべくこの第1 のナットと第1のネジのボール軌道の中に係合された複数の駆動ボールを含み、 第1の軸を中心とした第1のナットと第1のネジの間の相対的回転は第1の軸に 沿つてのこれらの間の相対的動きをひき起こしているような第1のボールネジ駆 動ユニット; −ボール軌道を有する第2のナット及びボール軌道を有する第2のネジならびに 、第2の軸を中心にして互いに対し同心的にナットとネジを支持すべくこの第2 のナットと第2のネジのボール軌道の中に係合された複数の駆動ボールを含み、 第2の軸を中心とした第2のナットと第2のネジの間の相対的回転は第2の軸に 沿つてのこれらの間の相対的動きをひき起こしているような第2のボールネジ駆 動ユニット; を含むこと、又第1のナットは第1の軸を中心にして回転するよう前記第1の要 素に回転可能な形で載置されていること、前記第2のネジは第2の軸を中心にし て回転するよう前記第2の要素に回転可能な形で載置されていること、前記第1 のネジ及び第2のナットは、一致した軸を中心にして同時回転するよう第1及び 第2の軸が一致した状態で、合わせて固定されていることを特徴とする、ボール ネジアクチュエータ。1. a ball screw actuator located between the first element and the second element; Leave it behind - a first nut with a ball track and a first screw with a ball track; and , for supporting a nut and a screw concentrically relative to each other about a first axis. a plurality of drive balls engaged within ball tracks of the nut and the first screw; Relative rotation between the first nut and the first screw about the first axis the first ball screw drive causing relative movement between them along the dynamic unit; - a second nut with a ball track and a second screw with a ball track; and , for supporting the nut and screw concentrically relative to each other about a second axis. a plurality of drive balls engaged within ball tracks of the nut and the second screw; relative rotation between the second nut and the second screw about the second axis a second ball screw drive causing relative movement between them along the dynamic unit; and the first nut rotates about the first axis. The second screw is mounted in a freely rotatable manner, and the second screw is centered on a second axis. rotatably mounted on said second element so as to rotate with said second element; The screw and the second nut are arranged such that the first and second nuts rotate simultaneously about coincident axes. A ball characterized in that the second axis is aligned and fixed together. screw actuator. 2.一致する軸を中心にした第2のネジの回転を妨げるため第2の要素の上に載 置されたブレーキ及び、アクチュエータを伸ばしたり引込めたりするよう、一致 する軸を中心にして第1のナットを同軸させるための第1の要素の上に載置され た原動機、をさらに含んでいる請求の範囲第1項に記載のボールネジアクチュエ ータ。2. mounted on the second element to prevent rotation of the second screw about a coincident axis. Matched brakes and actuators can be extended or retracted. placed on the first element for coaxially centering the first nut about the axis The ball screw actuator according to claim 1, further comprising a prime mover. Data. 3.一致する軸を中心にした第1のナットの回転を妨げるため第1の要素上に載 置されたブレーキ、及び一致する軸を中心にして第2のネジを回転させるため第 2の要素上に載置された原動機(モーター)をさらに含んでいる請求の範囲第2 項に記載のアクチュエータ。3. mounted on the first element to prevent rotation of the first nut about a coincident axis. placed brake, and a second screw for rotating the second screw about the coincident axis. Claim 2 further including a prime mover (motor) mounted on the element of 2. The actuator described in section. 4.第1の要素は翼であり第2の要素はパイロンであること、引込み位置と伸張 位置の間で移動可能であること、パイロンは飛行機モードでは引込み位置にあり ヘリコプタモードでは伸張位置にある請求の範囲第1項に記載のアクチュエータ 。4. The first element is the wing and the second element is the pylon, retracted position and extension be movable between positions; the pylon is in the retracted position in airplane mode; An actuator according to claim 1 in an extended position in helicopter mode. . 5.−ボール軌道を有するナット、 −第1及び第2の端部を有し、さらにボール軌道を有するネジ、 −ナットとネジを第1の軸を中心にして互いに対し同心的に支持するため前記ナ ット及びネジのボール軌道内に係合させられ、第1の軸を中心としたナットとネ ジの間の相対的回転は第1の軸に沿つたこれらの間の相対的動きをひき起こすよ うな、複数のボール、及び −第1と第2の要素の間に不静定の荷重径路を提供するためそれぞれネジの第1 及び第2の端部を中心に延びる第1及び第2の肩部を有する、ネジの長さを伸ば す部材、 を含むことを特徴とする第1の要素と第2の要素の間に位置づけされたボールネ ジアクチュエータ。5. - a nut with a ball track; - a screw having first and second ends and further having a ball track; - said nut and screw for supporting the nut and screw concentrically relative to each other about the first axis; The nut and screw are engaged within the ball orbits of the nut and screw and are centered on the first axis. The relative rotation between the two causes a relative movement between them along the first axis. eel, multiple balls, and - the first of the respective screws to provide an indeterminate load path between the first and second elements; and having first and second shoulders extending about the second end. parts, a ball neck located between the first element and the second element, characterized in that actuator. 6.この部材は炭素繊維複合材である請求の範囲第5項に記載のボールネジ。6. The ball screw according to claim 5, wherein this member is a carbon fiber composite material.
JP1990501025A 1989-10-13 1990-09-06 Fault Tolerant Ball Screw Actuator Granted JPH04503562A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1989421087A 1989-10-13 1989-10-13
US421,087 1989-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04503562A true JPH04503562A (en) 1992-06-25

Family

ID=83658337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1990501025A Granted JPH04503562A (en) 1989-10-13 1990-09-06 Fault Tolerant Ball Screw Actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04503562A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009528495A (en) * 2006-03-01 2009-08-06 エアバス・ユ―ケ―・リミテッド Fault-tolerant actuator
WO2022210677A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 日本精工株式会社 Ball screw device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009528495A (en) * 2006-03-01 2009-08-06 エアバス・ユ―ケ―・リミテッド Fault-tolerant actuator
WO2022210677A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 日本精工株式会社 Ball screw device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3074392B2 (en) Fault-tolerant ball screw actuator
US2630022A (en) Dual screw drive
US4521707A (en) Triple redundant electromechanical linear actuator and method
US7913947B2 (en) Compact tiltrotor pylon-conversion actuation system
US7871033B2 (en) Tilt actuation for a rotorcraft
US9567070B2 (en) Tiltrotor control system with two rise/fall actuators
US5431539A (en) Propeller pitch change mechanism
CA2013856C (en) Pitch change actuation system
US8336815B2 (en) Constant-velocity drive system for gimbaled rotor hubs
US4284387A (en) Blade fold restraint system
JPH04503562A (en) Fault Tolerant Ball Screw Actuator
CN113772118B (en) Method for operating rotor mechanism of coaxial rigid double-rotor test bed
JPS58170697A (en) Blade pitch controller of rotary blade device for vehicle
US3438447A (en) Dual linear output and dual rotary output actuator with redundant drive
US2411420A (en) Landing gear
CN113942644B (en) In-shaft control type rotor wing control system
CN117446163B (en) Redundancy tilting control mechanism of tilting rotorcraft
US3057173A (en) Articulate linkage
WO2022109356A1 (en) Cable tilt actuator for an aircraft
US3853290A (en) Drive gearing for folding aircraft wings
CA2788494C (en) Constant-velocity drive system for gimbaled rotor hubs
Calvert Redundant motor drive system
JPH10316099A (en) Device for individually controlling blades of rotor with at least four blades for rotary wing structure of aircraft