JP2012257448A - 高保全性リニアアクチュエータおよびその動作方法 - Google Patents

高保全性リニアアクチュエータおよびその動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高保全性リニアアクチュエータおよびその動作方法を提供する。
【解決手段】リニアアクチュエータ１は、互いに対して滑動可能な第１のケーシング部分２および第２のケーシング部分３を備える。ケーシング部分２、３の内部には、ねじ山付きのロッド４をそれぞれ駆動することができる第１の電動機６および第２の電動機１６が設けられる。一方の電動機がジャム発生状態になっても他方がロッド４を駆動することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアアクチュエータおよびその動作方法に関し、詳細には、航空機での使用に適するリニアアクチュエータおよびその動作方法に関する。
セーフティクリティカルシステムまたは装置におけるセーフティクリティカル機構の作動は、高いレベルの信頼性を達成する必要がある。航空機において、例えば着陸装置ならびに／またはフラップおよび補助翼などを動かすのに、その信頼性ゆえに油圧アクチュエータが使用されることは一般的に知られている。油圧システムの故障は、通常、作動油の漏れによって引き起こされ、システムが機能しなくなり、ジャミング（ｊａｍｍｉｎｇ）なしに自由可動状態になる。油圧作動着陸装置の場合、これによって、システムの故障にもかかわらず着陸のために装置を下げることが可能になる。
電気機械式アクチュエータの利用は有利である。というのもそれらは軽量であり、航空機に簡単に組み込むことができ、航空機内の電力分配システムを使用して電力供給を受けることができるからである。しかし、電動機には、それが機能しなくなっていきジャム発生状態になりバックアップシステムの有効化を妨げてしまう重大な異常停止故障モードがある。
航空機の安全規則では、故障が破滅的結末につながる恐れがある装置のアイテムについて、個々の故障に対する高保全性および抗堪性（ｉｎｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ）が求められる。着陸装置のアクチュエータは、この基準を満たさなければならず、ジャムに対する弱さが電気作動使用の妨げとなっている。
既知の故障耐性リニアアクチュエータは、２つの別個のアクチュエータを必要とし、それぞれが分離装置を有し、万一ジャムが発生した場合には、そうなったアクチュエータが係合解除されて他のアクチュエータが使用可能になる。
本発明は、第１のケーシング部分および第２のケーシング部分を含むケーシングを備える航空機用リニアアクチュエータであって、第１のケーシング部分および第２のケーシング部分が、互いに対して伸長可能かつ収縮可能であり、それらのケーシング部分の内部に連結される１つまたは複数の伝動要素を駆動するように互いに独立して動作可能な第１の駆動手段および第２の駆動手段が内部に配置される、リニアアクチュエータを提供する。
アクチュエータは、その制御および電源入力は別として、自給式であり、すなわちその構成要素全てがケーシング部分内に収納されている。それによって、アクチュエータは、特に周囲からの侵入に対してしっかり密封可能になり、したがってアクチュエータおよびその内部構成要素の寿命が向上する。アクチュエータは、さらに、少数の部品しかなく、したがってシンプルで信頼性の高い軽量構造が実現する。
駆動手段は、伝動要素または諸要素と同心であってよい。大きな作動力が必要な場合、減速歯車装置を駆動手段と伝動要素の間に挿置することができる。
一実施形態では、ケーシング部分は、実質的に一定の断面積を有する。したがって、有利には、本発明によるリニアアクチュエータには損傷を受けやすい突出部分がない。
有利には、本発明によるアクチュエータは、万一駆動手段のどちらかの故障または歯車アセンブリのジャミングの場合でも、継続的に動作可能である。さらに、歯車アセンブリによって分離クラッチを使用しなくて済むようになり、それによってアクチュエータの重量および寸法が低減し、信頼性が上がる。
次に、添付の概略図を参照して、ほんの一例として本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態によるアクチュエータの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるアクチュエータの断面図である。 アクチュエータの第２の実施形態のさらに他の断面図である。
図１は、第１のケーシング部分２および第２のケーシング部分３を含むケーシングを備えるリニアアクチュエータ１を示す。ケーシング部分２、３は、部分的に重なる領域９を有し、そこにおいて互いに対して滑動することができる。第１のケーシング部分２の内部には、第１の駆動手段が設けられる。第１の駆動手段は、ケーシング部分２に固定される固定子６およびローラねじ５に固定される回転子７を含む電動機を備える。ローラねじ５は、ケーシング部分２内に軸受で支承される。動作に際しては、電動機がローラねじ５を回転させ、それによってねじ山付きのロッドを備える伝動要素４が直線的に動かされる。伝動要素４の運動によって、ケーシング部分２、３が互いに対して滑動するようになる。ケーシングの各端部は、スプラインすなわちキー８を有し、そこに伝動要素４がスプライン結合すなわちキー固定され、それによって万一一方の駆動手段にジャムが発生してもケーシング部分２とケーシング部分３の間の相対運動が可能になる。第２のケーシング部分３内には、第２の駆動手段が設けられる。第２の駆動手段は、ローラねじ１５を駆動してねじ山付きのロッド４を動かす固定子１６および回転子１７を含む電動機を備える。万一第１の駆動手段および第２の駆動手段のうちの一方に故障またはジャムが発生した場合、他方の駆動手段がアクチュエータを駆動することができる。したがって、アクチュエータは、個々の故障の影響を受けない。アクチュエータは、対称であり、それは端部取り付け部におけるねじり荷重防止の助けとなる。
アクチュエータの第１の端部１０は、フレームの一部などの航空機構造に取り付け可能であり、一方、第２の端部１１は、例えば着陸装置である作動される物体に連結可能である。
図２は、本発明の第２の実施形態を示しており、そこにおいて同様の部分は図１と同じ参照番号によって示されている。アクチュエータ２１は、互いに滑動可能に連結される第１のケーシング部分２および第２のケーシング部分３を備える。伝動要素は、小歯車２５、２６によって駆動される歯板２２、２３を備える。小歯車は、図３に示される、ケーシングの外部にあるそれぞれの電動機２７、２８に連結される。しかし、本発明によれば、電動機は、ケーシング内部に設けられてもよい。遊び歯車２４、２７は、各歯板２２、２３に隣接して配置され、歯板を支持し、歯板と小歯車の間の良好な駆動係合を確実にする。万一歯板もしくは小歯車のうちの一方および／または電動機のうちの一方に影響を及ぼすジャムが発生した場合、それでもなおアクチュエータは他方によって機能することができる。
本発明において、特許請求の範囲を逸脱することなく電動機と伝動要素の間の他のタイプの連結を使用することができる。例えば、ローラねじ、ボールねじ、親ねじならびに歯板および小歯車構成は全て使用可能である。作動の独立性は、他のかたちの電磁作動または液圧応用機械を用いて達成されてもよい。
通常動作では、第１の駆動手段および第２の駆動手段は交互に使用され、それによって各駆動手段の機能性がそれぞれの交互使用により証明される。あるいは、第１の駆動手段および第２の駆動手段の両方が同時に動作すると、各駆動手段によってもたらされる作動速度は合計され、それによって望むならアクチュエータは倍の速度で動作可能になる。
１ リニアアクチュエータ
２ 第１のケーシング部分
３ 第２のケーシング部分
４ 伝動要素、ロッド
５ ローラねじ
６ 固定子、第１の電動機
７ 回転子
８ キー
９ 領域
１０ 第１の端部
１１ 第２の端部
１５ ローラねじ
１６ 固定子、第２の電動機
１７ 回転子
２１ アクチュエータ
２２ 歯板
２３ 歯板
２４ 遊び歯車
２５ 小歯車
２６ 小歯車
２７ 遊び歯車、電動機
２８ 電動機

Claims (11)

  1. 第１のケーシング部分と第２のケーシング部分を含むケーシングを備える航空機用リニアアクチュエータであって、前記第１のケーシング部分および前記第２のケーシング部分が、互いに対して伸長可能かつ収縮可能であり、前記ケーシング部分の内部に連結される１つまたは複数の伝動要素を駆動するように互いに独立して動作可能な第１の駆動手段および第２の駆動手段が内部に配置される、リニアアクチュエータ。
  2. 前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段が、電動機を備える、請求項１記載のリニアアクチュエータ。
  3. 前記ケーシング部分が実質的に一定の断面積を有する、請求項１または２記載のリニアアクチュエータ。
  4. 前記伝動要素が、ねじ山付きのロッドを備える、前記請求項のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
  5. 前記駆動手段が、ローラねじを介して前記ねじ山付きのロッドを駆動する、前記請求項のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
  6. 前記ねじ山付きのロッドが、前記第１のケーシング部分および前記第２のケーシング部分のそれぞれの内部にスプライン結合される、前記請求項のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
  7. 前記伝動要素が、小歯車を介して駆動される歯板を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
  8. 前記駆動手段が前記伝動要素と同心である、前記請求項のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
  9. 前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段を前記アクチュエータの使用ごとに交互に使用するステップを含む、前記請求項のいずれかによるリニアアクチュエータの動作方法。
  10. 実質的に添付の図面を参照して本明細書で説明したようなリニアアクチュエータ。
  11. 実質的に添付の図面を参照して本明細書で説明したようなリニアアクチュエータの動作方法。
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