流体アクチュエータ
【課題】ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減し、ロッドの構造に制約が生じることを抑制し、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図る。
【解決手段】シリンダ１１には、流体が供給及び排出される。本体部１２は、固定側構造体１０１に対して固定され、シリンダ１１が一体に設けられる。ピストン１３は、シリンダ１１内でシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）を区画するとともにシリンダ１１の内壁に対して摺動する。ロッド１４は、ピストン１３に対して一体に設けられ、シリンダ１１に対して伸張及び収縮するように変位する。リンク部材１５は、シリンダ１１の軸方向に対して平行に又はシリンダ１１の軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置され、一端側が可動側構造体１０２に対して揺動可能に連結される。連結部材１６は、ロッド１４に固定されるとともに、リンク部材１５の他端側が揺動可能に連結される。
【解決手段】シリンダ１１には、流体が供給及び排出される。本体部１２は、固定側構造体１０１に対して固定され、シリンダ１１が一体に設けられる。ピストン１３は、シリンダ１１内でシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）を区画するとともにシリンダ１１の内壁に対して摺動する。ロッド１４は、ピストン１３に対して一体に設けられ、シリンダ１１に対して伸張及び収縮するように変位する。リンク部材１５は、シリンダ１１の軸方向に対して平行に又はシリンダ１１の軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置され、一端側が可動側構造体１０２に対して揺動可能に連結される。連結部材１６は、ロッド１４に固定されるとともに、リンク部材１５の他端側が揺動可能に連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータとして、特許文献１においては、航空機の舵面を駆動するための流体アクチュエータが開示されている。特許文献１の図９に開示された流体アクチュエータは、シリンダ本体（１２）、ピストン（１３）、ピストン（１３）が固定されたロッド（１５）、リンク（１９）を備えて構成されている。そして、リンク（１９）は、一端側が、ロッド（１５）に対して揺動自在に連結され、他端側が、可動側構造体としての舵面側の部材に対して揺動自在に連結されている。
【０００３】
また、特許文献２の図１に開示された流体アクチュエータは、シリンダ本体（３５）、ピストン（３６）、基端がピストン（３６）に一体形成された円筒状の外筒（３８）、ロッド（３９）を備えて構成されている。そして、ロッド（３９）は、基端側が外筒（３８）内に遊嵌されるとともに、基端がピストン（３６）に固定されている。更に、このロッド（３９）は、先端が可動側構造体としての舵面側の部材に対して揺動自在に連結されるとともに、撓み変形容易なように縦弾性係数が比較的小さな材料で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された流体アクチュエータは、固定側構造体に固定されたシリンダ本体に対してロッドが伸張及び収縮することで、ロッドに対してリンクを介して又は直接に連結された可動側構造体が駆動される。このため、シリンダ本体が固定側構造体に対して揺動することがないため、流体アクチュエータの設置スペースのコンパクト化が図られることになる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された流体アクチュエータにおいては、可動側構造体を駆動する際に生じる反力がロッドに作用することで、ロッドに対して軸力方向と垂直な曲げ方向の力も加わることになる。
【０００７】
特許文献１の図９に開示された流体アクチュエータの場合、曲げ方向の力によってロッドがシリンダ本体の先端壁の貫通孔に対して押し付けられることになる。このため、上記の曲げ方向の力が大きくなると、焼き付き或いは固着等の虞が生じることになる。これに対して、ロッドと可動側構造体とを連結するリンクの長さを長くすることで、上記の曲げ方向の力を低減することができる。しかし、この場合、流体アクチュエータの寸法の長大化を招いてしまうことになり、設置スペースのコンパクト化が困難となる。
【０００８】
一方、特許文献１の図１に開示された流体アクチュエータの場合は、ロッドが、外筒内に遊嵌され、撓み変形容易な材料で形成されている。このため、ロッドがシリンダ本体の先端壁の貫通孔に押し付けられてしまうことが防止される。しかし、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のため、ロッドの構造に制約を生じ易くなり、更に、この制約に伴い、ロッドが撓むことによって揺動可能となる可動側構造体の揺動可能範囲にも制約を生じ易くなる。また、外筒からロッドが長く突出するように構成されることで、前述の曲げ方向の力によってロッドに生じる応力を小さくすることができ、ロッドの撓みによる可動側構造体の揺動可能範囲の制約を緩和することも考えられる。しかし、この場合、流体アクチュエータの寸法の長大化を招いてしまうことになる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１発明に係る流体アクチュエータは、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータに関する。そして、第１発明に係る流体アクチュエータは、流体が供給及び排出されるシリンダと、前記固定側構造体に対して固定され、前記シリンダが一体に設けられ又は固定された本体部と、前記シリンダ内でシリンダ室を区画するとともに当該シリンダの内壁に対して摺動するピストンと、前記ピストンに対して一体に設けられ又は固定され、前記シリンダに対して伸張及び収縮するように変位するロッドと、前記シリンダの軸方向に対して平行に又は前記シリンダの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置されて、一端側が前記可動側構造体に対して揺動可能に連結されるリンク部材と、前記ロッドに固定されるとともに、前記リンク部材の他端側が揺動可能に連結される連結部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ロッドは、ピストンの移動とともにシリンダ軸方向と平行に変位して、シリンダに対して伸縮する。ロッドの伸縮動作に伴い、ロッドに固定された連結部材が変位し、これにより、リンク部材が揺動して可動側構造体が揺動駆動される。また、上記の構成によると、一端側が可動側構造体に揺動可能に連結されるリンク部材は、シリンダ軸方向に平行に又は斜めに設置され、他端側がロッドに固定された連結部材に揺動可能に連結される。このため、ロッドの伸縮動作に伴う駆動出力を、連結部材及びリンク部材を介して反転させるようにして、ロッドがシリンダから突出する側と反対側の可動側構造体に作用させることができる。よって、上記の構成によると、リンク部材がシリンダと並んで設置される構造のため、出力レベルを低下させることなく、流体アクチュエータの長大化を抑制でき、シリンダの周囲のスペースを効率よく活用してリンク部材の長さを十分に確保することができる。これにより、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減することができる。そして、上記の構成によると、シリンダ出力側のロッドの動きとリンク部材の動きとが反転する構造のため、可動側構造体が固定側構造体に対して揺動する揺動中心とリンク部材が可動側構造体に対して揺動する揺動中心との間の距離を短く設定でき、流体アクチュエータの設置スペースを少なくすることができる。このため、例えば、流体アクチュエータが舵面を駆動するアクチュエータとして用いられる場合であれば、翼内での流体アクチュエータの設置スペースである搭載エンベロープを少なくでき、薄翼化に対応することができる。
【００１２】
また、上記の構成によると、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のような制約がない。このため、ロッドの構造に制約が生じてしまうことを抑制できる。また、上記の構成によると、シリンダに対して一体に設けられた又は固定された本体部が固定側構造体に固定されるため、シリンダが固定側構造体に対して揺動することもない。よって、上記の構成によると、シリンダが固定側構造体に対して揺動せず、更に、流体アクチュエータの長大化を抑制できることから、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
従って、本発明によると、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することができる。
【００１４】
第２発明に係る流体アクチュエータは、第１発明の流体アクチュエータにおいて、平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、前記リンク部材は、複数の前記ロッドが平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数の前記ロッドの間の領域に重なる位置に設置されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、複数のロッドの間の領域と垂直な方向において重なる位置にリンク部材が設置されるため、ロッドの数よりも少ない数のリンク部材で安定して効率よく駆動出力を可動側構造体に伝達することができる。これにより、作動の更なる安定性が軽量な構造で効率よく確保されることになる。
【００１６】
第３発明に係る流体アクチュエータは、第１発明又は第２発明の流体アクチュエータにおいて、平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、前記連結部材は、複数の前記ロッドの端部を一体に結合するように複数の当該ロッドに対して固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、連結部材によって複数のロッドが一体に結合されているため、複数のロッド間においてロッドの位置のずれが生じて逆方向にリンク部材を付勢し合うフォースファイトが発生してしまうことが効率よく防止されることになる。これにより、更なる作動の安定性及び作動の同期化が効率よく達成されることになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流体アクチュエータが航空機の翼及び舵面に対して取り付けられた状態を示す模式図である。
【図２】図１に示す流体アクチュエータの斜視図である。
【図３】図２に示す流体アクチュエータの正面図である。
【図４】図２に示す流体アクチュエータの平面図である。
【図５】図２に示す流体アクチュエータの底面図である。
【図６】図２に示す流体アクチュエータの側面図である。
【図７】図２に示す流体アクチュエータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、航空機の動翼を駆動するために用いられる流体アクチュエータとして構成された形態を例にとって説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態で例示した形態に限らず、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに関して広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられる流体アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。また、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれで用いられる流体アクチュエータに対しても本発明を適用することができる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る流体アクチュエータ１が航空機の翼１０１及び舵面１０２に対して取り付けられた状態を示す模式図である。図１に示す流体アクチュエータ１は、図１にて翼１０１及び舵面１０２のみを二点鎖線で図示して主要部の図示を省略した航空機に設置される。そして、流体アクチュエータ１は、航空機の舵面１０２を駆動するために用いられる。
【００２２】
本実施形態においては、翼１０１として構成された固定側構造体と、翼１０１に対して支点軸１０３を介して揺動可能に連結された舵面１０２として構成された可動側構造体と、舵面１０２を揺動させるように駆動する流体アクチュエータ１と、が例示されている。また、舵面１０２を構成する航空機の動翼（操縦翼面）として、補助翼（エルロン）、方向舵（ラダー）、昇降舵（エレベータ）などが挙げられる。また、流体アクチュエータ１は、フラップやスポイラー等として構成される動翼を駆動する機構として用いられてもよい。
【００２３】
尚、近年においては、燃費向上のための機体の効率向上を目的として翼の薄型化を図る薄翼化の対応が望まれている。そして、薄翼化の対応に伴って、翼に設置される流体アクチュエータの出力レベルを低下させることなく、その流体アクチュエータの設置スペースである搭載エンベロープのコンパクト化が図られることが望まれている。これに対し、流体アクチュエータ１によると、後述するように、出力レベルを低下させることなく、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる。このため、薄翼化された翼１０１に対して揺動可能に連結された舵面１０２を駆動する機構として、流体アクチュエータ１が好適となる。
【００２４】
以下、図１〜図７を参照しつつ、流体アクチュエータ１について詳しく説明する。図２は、流体アクチュエータ１の斜視図である。図３は、流体アクチュエータ１の正面図である。図４は、流体アクチュエータ１の平面図である。図５は、流体アクチュエータ１の底面図である。図６は、流体アクチュエータ１の左側面図である。図７は、流体アクチュエータ１の右側面図である。
【００２５】
図１〜図７に示す流体アクチュエータ１は、シリンダ１１（１１ａ、１１ｂ）、本体部１２、ピストン１３、ロッド１４（１４ａ、１４ｂ）、リンク部材１５、連結部材１６、等を備えて構成されている。尚、図１では、ロッド１４ａの一部、ピストン１３、シリンダ１１ａが、断面で図示されている。
【００２６】
シリンダ１１は、複数備えられ、本実施形態では、シリンダ軸方向が互いに平行に設置される２つのシリンダ１１ａ及びシリンダ１１ｂが備えられている。各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）は、流体が供給及び排出される円筒状の構造部として設けられている。尚、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の両端側には、ロッド１４が貫通する端部壁がそれぞれ設けられている。そして、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の内部には、図示しない航空機の機体側に設置された流体供給装置から圧力流体が供給される。尚、圧力流体としては、圧油、圧油以外の圧力液体、圧縮空気、等が挙げられ、本実施形態では、圧力流体として圧油が供給される。
【００２７】
本体部１２は、固定側構造体である翼１０１に対して固定され、複数のシリンダ（１１ａ、１１ｂ）が一体に設けられた構造部として構成されている。そして、本体部１２は、架橋部１２ａ、支点軸取付部１２ｂ、固定部１２ｃ、等を備えて構成されている。
【００２８】
架橋部１２ａは、平行に設置されるシリンダ１１ａとシリンダ１１ｂとを架橋するように一体に結合する部分として設けられている。また、固定部１２ｃは、架橋部１２ａに一体に設けられ、翼１０１に対して、例えば、締結部材を介して固定される部分として設けられている。この固定部１２ｃは、例えば、シリンダ１１ａ及びシリンダ１１ｂが並ぶ面に対して垂直な方向に向かって架橋部１２ａから突出する部分として設けられている。
【００２９】
また、支点軸取付部１２ｂは、架橋部１２ａに一体に設けられるとともに、架橋部１２ａからシリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向と平行な方向に沿って舵面１０２側に向かって突出する部分として設けられている。尚、本実施形態では、支点軸取付部１２ｂは、先端側において、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向に対して僅かに傾斜するように屈曲して延びるように設けられている。
【００３０】
この支点軸取付部１２ｂは、架橋部１２ａから突出する先端側において、可動側構造体である舵面１０２を翼１０１側に対して揺動自在に支持する支点軸１０３に対して取り付けられている。尚、支点軸取付部１２ｂは、例えば、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して支点軸１０３に対して回転自在に取り付けられている。また、舵面１０２には、支点軸１０３に対して回転自在に連結される支点側連結部１０２ａが設けられている（図１を参照）。そして、支点軸取付部１２ｂにおいて支点軸１０３に対して回転自在に取り付けられる端部は、二股状に形成されており、この二股状の端部の間において、舵面１０２の支点側連結部１０２ａが支点軸１０３に対して連結される。
【００３１】
ピストン１３は、複数備えられ、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）のそれぞれの内部に設置されている。そして、各ピストン１３は、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）内で一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）を区画している。また、各ピストン１３は、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）において、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の内壁に対して摺動自在に設置されている。
【００３２】
尚、航空機の流体供給装置から供給された圧力流体は、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の一方に供給され、その供給タイミングと同時タイミングで、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の他方から流体が排出される。これにより、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して各ピストン１３が変位する。また、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の他方から排出された流体は、航空機の機体側に設置されたリザーバ回路へと戻され、上記の流体供給装置で昇圧され、循環して用いられる。シリンダ室（１７ａ、１７ｂ）に対する流体の供給経路及び排出経路は、図示しない制御弁によって切り替えられる。
【００３３】
ロッド１４は、複数備えられ、各ピストン１３に対してそれぞれ一体に設けられた２つのロッド１４ａ及びロッド１４ｂが備えられている。これらの複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）は、平行に設置されている。そして、各ロッド（１４ａ、１４ｂ）は、各ピストン１３とともに変位し、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸張及び収縮するように変位する。尚、ロッド１４ａはシリンダ１１ａに対して伸縮するように設置され、ロッド１４ｂはシリンダ１１ｂに対して伸縮するように設置される。また、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）と同軸線上で延びるように設置された各ロッド（１４ａ、１４ｂ）は、支点軸取付部１２ｂと反対側に向かって、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の端部壁から外部に突出するように設置されている。
【００３４】
リンク部材１５は、本実施形態では１つ備えられており、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向に対して平行に又は少し斜めに延びるように設置される部材として設けられている。そして、リンク部材１５は、揺動軸取付部１５ａ、拡幅部１５ｂ、軸部１５ｃ、連結軸取付部１５ｄを備えて構成されている。揺動軸取付部１５ａ、拡幅部１５ｂ、軸部１５ｃ、連結軸取付部１５ｄは、一体に設けられており、この順番で、リンク部材１５の一端側から他端側にかけて直列に並んで設けられている。
【００３５】
揺動軸取付部１５ａは、リンク部材１５の一端側の端部として設けられ、舵面１０２に対して揺動軸１０４を介して揺動自在に取り付けられる端部として構成されている。即ち、リンク部材１５は、一端側の揺動軸取付部１５ａにおいて、舵面１０２に対して揺動可能に連結されている。尚、揺動軸取付部１５ａは、例えば、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して揺動軸１０４に対して回転自在に取り付けられている。
【００３６】
また、本実施形態においては、揺動軸取付部１５ａは、リンク部材１５において、揺動軸１０４が貫通する３つに分岐した端部として構成されている。一方、舵面１０２には、揺動軸１０４に対して回転自在に連結される二股状の揺動側連結部１０２ｂが設けられている（図１を参照）。そして、揺動軸取付部１５ａを構成する上記の３つの端部の間において、二股状の揺動側連結部１０２ｂのそれぞれが揺動軸１０４に対して連結される。上記のように複数に分岐した箇所で揺動軸１０４に連結される構造のため、リンク部材１５が舵面１０２をより安定して揺動駆動できることになる。
【００３７】
軸部１５ｃは、リンク部材１５の長手方向に沿って直線状に延びる軸状又は柱状の構造部分として設けられている。この軸部１５ｃにおける長手方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｈ型鋼と同様の断面形状に形成される。即ち、軸部１５ｃは、一対で平行に設けられてそれぞれ断面が略長方形に形成された幅狭の平板状の部分が、それらの幅方向の中央でそれらに略垂直に設けられた厚肉の板状の部分で結合された形状として、構成されている。このような断面形状に形成されていることで、軸部２６は、断面二次モーメントを効率よく確保し、重量増大を抑制しつつ高い剛性を確保できるように構成されている。尚、軸部１５ｃの形状は、上記の通りでなくてもよい。例えば、軸部１５ｃの形状が、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状、等の種々の形状であってもよい。
【００３８】
拡幅部１５は、複数に分岐して設けられた揺動軸取付部１５ａと軸部１５ｃとを一体に繋ぐ部分として設けられている。そして、拡幅部１５ｂは、リンク部材１５の長手方向に垂直な幅方向に広がって形成されている。尚、拡幅部１５ｂにおいて軸部１５ｃに連続する部分は、揺動軸取付部１５ａ側から軸部１５ｃ側にかけて徐々に幅が狭まるように形成され、応力集中が抑制されるように構成されている。
【００３９】
連結軸取付部１５ｄは、リンク部材１５の他端側の端部として設けられ、リンク部材１５と後述の連結部材１６とを回転自在に連結する連結軸１８に対して揺動自在に取り付けられる端部として構成されている。尚、連結軸取付部１５ｄは、例えば、軸受け或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して連結軸１８に対して回転自在に取り付けられている。
【００４０】
また、リンク部材１５は、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）が平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）の間の領域に重なる位置に設置されている。
【００４１】
連結部材１６は、本実施形態では１つ備えられており、ロッド１４に固定されるとともに、リンク部材１５の他端側の端部である連結軸取付部１５ｄが揺動可能に連結される部材として設けられている。この連結部材１６は、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）において舵面１０２側と反対側に向かってシリンダ１１から突出する各端部を一体に結合するように複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）に対して固定されている。
【００４２】
そして、連結部材１６は、ロッド結合部１６ａ及びリンク連結部１６ｂを備えて構成されている。ロッド結合部１６ａは、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）が並ぶ方向と平行な方向に沿って延びるとともに、ロッド１４ａの舵面１０２側と反対側の端部と、ロッド１４ｂの舵面１０２側と反対側の端部と、を結合する部分として設けられている。
【００４３】
リンク連結部１６ｂは、ロッド結合部１６ａにおいて複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）を結合するように延びる方向における中央部分から突出する二股状の部分として設けられている。そして、リンク連結部１６ｂは、ロッド結合部１６ａから突出する先端側において、リンク部材１５側に向かって屈曲するように延び、連結軸取付部１５ｄに対して連結軸１８を介して回転自在に連結されている。尚、連結軸取付部１５ｄは、二股状のリンク連結部１６ｂの間において、連結軸１８に対して取り付けられている。
【００４４】
次に、流体アクチュエータ１の作動について説明する。流体アクチュエータ１による舵面１０２の駆動が行われる際には、図示しないコントローラからの指令に基づいて流体供給装置が作動し、流体アクチュエータ１の各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して圧力流体の供給及び排出が行われる。この圧力流体の給排に伴って、各ロッド（１４ａ、１４ｂ）が各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸張及び収縮する変位を行うことになる。
【００４５】
上記により、ロッド（１４ａ、１４ｂ）がシリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸縮して変位する動作を行うことで、ロッド（１４ａ、１４ｂ）に結合された連結部材１６もロッド（１４ａ、１４ｂ）とともに変位することになる。そして、連結部材１６が変位することで、連結部材１６とともにリンク部材１５も変位する。
【００４６】
また、前述のように、リンク部材１５は、一端側が揺動軸１０４に対して、他端側が連結軸１８に対して、それぞれ回転自在に連結されている。このため、連結部材１６とともにリンク部材１５が変位する際、リンク部材１５は、揺動しながら変位することになる。これにより、リンク部材１５は、連結部材１６とともに変位しながら連結部材１６に対して連結軸１８を中心として揺動し、揺動軸１０４を支点軸１０３を中心として揺動させて舵面１０２を揺動駆動する。即ち、舵面１０２が、流体アクチュエータ１によって、支点軸１０３を中心として揺動して駆動されることになる。尚、図１では、揺動軸１０４の中心が支点軸１０３の中心に対して揺動する範囲が一点鎖線の両端矢印で図示されており、揺動軸１０４の支点軸１０３に対する揺動角度も一点鎖線で図示されている。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によると、ロッド１４は、ピストン１３の移動とともにシリンダ軸方向と平行に変位して、シリンダ１１に対して伸縮する。ロッド１４の伸縮動作に伴い、ロッド１４に固定された連結部材１６が変位し、これにより、リンク部材１５が揺動して舵面１０２が揺動駆動される。また、本実施形態によると、一端側が舵面１０２に揺動可能に連結されるリンク部材１５は、シリンダ軸方向に平行に又は斜めに設置され、他端側がロッド１４に固定された連結部材１６に揺動可能に連結される。このため、ロッド１４の伸縮動作に伴う駆動出力を、連結部材１６及びリンク部材１５を介して反転させるようにして、ロッド１４がシリンダ１１から突出する側と反対側の舵面１０２に作用させることができる。よって、本実施形態によると、リンク部材１５がシリンダ１１と並んで設置される構造のため、出力レベルを低下させることなく、流体アクチュエータ１の長大化を抑制でき、シリンダ１１の周囲のスペースを効率よく活用してリンク部材１５の長さを十分に確保することができる。これにより、ロッド１４に対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減することができる。そして、本実施形態によると、シリンダ出力側のロッド１４の動きとリンク部材１５の動きとが反転する構造のため、支点軸１０３及び揺動軸１０４の中心間距離を短く設定でき、流体アクチュエータ１の設置スペースである搭載エンベロープを少なくすることができる。これにより、翼１０１の薄翼化に対応することができる。
【００４８】
また、本実施形態によると、特許文献１の図１に開示された流体アクチュエータのような構造の制約、即ち、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のような制約がない。このため、ロッド１４の構造に制約が生じてしまうことを抑制できる。また、本実施形態によると、シリンダ１１に対して一体に設けられた本体部１２が翼１０１に固定されるため、シリンダ１１が翼１０１に対して揺動することもない。よって、本実施形態によると、シリンダ１１が固定側構造体である翼１０１に対して揺動せず、更に、流体アクチュエータ１の長大化を抑制できることから、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
従って、本実施形態によると、ロッド１４に対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッド１４の構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータ１を提供することができる。
【００５０】
また、本実施形態によると、複数のロッド１４（１４ａ、１４ｂ）の間の領域と垂直な方向において重なる位置にリンク部材１５が設置されるため、ロッド１４の数よりも少ない数のリンク部材１５で安定して効率よく駆動出力を舵面１０２に伝達することができる。これにより、作動の更なる安定性が軽量な構造で効率よく確保されることになる。
【００５１】
また、本実施形態によると、連結部材１６によって複数のロッド１４（１４ａ、１４ｂ）が一体に結合されているため、複数のロッド１４間においてロッド１４の位置のずれが生じて逆方向にリンク部材１５を付勢し合うフォースファイトが発生してしまうことが効率よく防止されることになる。これにより、更なる作動の安定性及び作動の同期化が効率よく達成されることになる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００５３】
（１）前述の実施形態では、航空機の動翼を駆動するために用いられる流体アクチュエータとして構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。本発明は、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータとして広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられ、固定側構造体に対して可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。この場合、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれに対しても本発明を適用することができる。
【００５４】
（２）前述の実施形態では、シリンダ及びロッドが２つ設けられ、連結部材及びリンク部材が１つ設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。シリンダ、ロッド、連結部材、リンク部材の数が変更された形態が実施されてもよい。
【００５５】
（３）前述の実施形態では、本体部がシリンダに対して一体に設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。本体部がシリンダに対して固定された形態が実施されてもよい。また、前述の実施形態では、ロッドがピストンに対して一体に設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。ロッドがピストンに対して固定された形態が実施されてもよい。
【００５６】
（４）シリンダ、ロッド、連結部材、リンク部材の形状については、前述した実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 流体アクチュエータ
１１、１１ａ、１１ｂ シリンダ
１２ 本体部
１３ ピストン
１４、１４ａ、１４ｂ ロッド
１５ リンク部材
１６ 連結部材
１７ａ、１７ｂ シリンダ室
１０１ 翼（固定側構造体）
１０２ 舵面（可動側構造体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータとして、特許文献１においては、航空機の舵面を駆動するための流体アクチュエータが開示されている。特許文献１の図９に開示された流体アクチュエータは、シリンダ本体（１２）、ピストン（１３）、ピストン（１３）が固定されたロッド（１５）、リンク（１９）を備えて構成されている。そして、リンク（１９）は、一端側が、ロッド（１５）に対して揺動自在に連結され、他端側が、可動側構造体としての舵面側の部材に対して揺動自在に連結されている。
【０００３】
また、特許文献２の図１に開示された流体アクチュエータは、シリンダ本体（３５）、ピストン（３６）、基端がピストン（３６）に一体形成された円筒状の外筒（３８）、ロッド（３９）を備えて構成されている。そして、ロッド（３９）は、基端側が外筒（３８）内に遊嵌されるとともに、基端がピストン（３６）に固定されている。更に、このロッド（３９）は、先端が可動側構造体としての舵面側の部材に対して揺動自在に連結されるとともに、撓み変形容易なように縦弾性係数が比較的小さな材料で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された流体アクチュエータは、固定側構造体に固定されたシリンダ本体に対してロッドが伸張及び収縮することで、ロッドに対してリンクを介して又は直接に連結された可動側構造体が駆動される。このため、シリンダ本体が固定側構造体に対して揺動することがないため、流体アクチュエータの設置スペースのコンパクト化が図られることになる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された流体アクチュエータにおいては、可動側構造体を駆動する際に生じる反力がロッドに作用することで、ロッドに対して軸力方向と垂直な曲げ方向の力も加わることになる。
【０００７】
特許文献１の図９に開示された流体アクチュエータの場合、曲げ方向の力によってロッドがシリンダ本体の先端壁の貫通孔に対して押し付けられることになる。このため、上記の曲げ方向の力が大きくなると、焼き付き或いは固着等の虞が生じることになる。これに対して、ロッドと可動側構造体とを連結するリンクの長さを長くすることで、上記の曲げ方向の力を低減することができる。しかし、この場合、流体アクチュエータの寸法の長大化を招いてしまうことになり、設置スペースのコンパクト化が困難となる。
【０００８】
一方、特許文献１の図１に開示された流体アクチュエータの場合は、ロッドが、外筒内に遊嵌され、撓み変形容易な材料で形成されている。このため、ロッドがシリンダ本体の先端壁の貫通孔に押し付けられてしまうことが防止される。しかし、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のため、ロッドの構造に制約を生じ易くなり、更に、この制約に伴い、ロッドが撓むことによって揺動可能となる可動側構造体の揺動可能範囲にも制約を生じ易くなる。また、外筒からロッドが長く突出するように構成されることで、前述の曲げ方向の力によってロッドに生じる応力を小さくすることができ、ロッドの撓みによる可動側構造体の揺動可能範囲の制約を緩和することも考えられる。しかし、この場合、流体アクチュエータの寸法の長大化を招いてしまうことになる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１発明に係る流体アクチュエータは、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータに関する。そして、第１発明に係る流体アクチュエータは、流体が供給及び排出されるシリンダと、前記固定側構造体に対して固定され、前記シリンダが一体に設けられ又は固定された本体部と、前記シリンダ内でシリンダ室を区画するとともに当該シリンダの内壁に対して摺動するピストンと、前記ピストンに対して一体に設けられ又は固定され、前記シリンダに対して伸張及び収縮するように変位するロッドと、前記シリンダの軸方向に対して平行に又は前記シリンダの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置されて、一端側が前記可動側構造体に対して揺動可能に連結されるリンク部材と、前記ロッドに固定されるとともに、前記リンク部材の他端側が揺動可能に連結される連結部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ロッドは、ピストンの移動とともにシリンダ軸方向と平行に変位して、シリンダに対して伸縮する。ロッドの伸縮動作に伴い、ロッドに固定された連結部材が変位し、これにより、リンク部材が揺動して可動側構造体が揺動駆動される。また、上記の構成によると、一端側が可動側構造体に揺動可能に連結されるリンク部材は、シリンダ軸方向に平行に又は斜めに設置され、他端側がロッドに固定された連結部材に揺動可能に連結される。このため、ロッドの伸縮動作に伴う駆動出力を、連結部材及びリンク部材を介して反転させるようにして、ロッドがシリンダから突出する側と反対側の可動側構造体に作用させることができる。よって、上記の構成によると、リンク部材がシリンダと並んで設置される構造のため、出力レベルを低下させることなく、流体アクチュエータの長大化を抑制でき、シリンダの周囲のスペースを効率よく活用してリンク部材の長さを十分に確保することができる。これにより、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減することができる。そして、上記の構成によると、シリンダ出力側のロッドの動きとリンク部材の動きとが反転する構造のため、可動側構造体が固定側構造体に対して揺動する揺動中心とリンク部材が可動側構造体に対して揺動する揺動中心との間の距離を短く設定でき、流体アクチュエータの設置スペースを少なくすることができる。このため、例えば、流体アクチュエータが舵面を駆動するアクチュエータとして用いられる場合であれば、翼内での流体アクチュエータの設置スペースである搭載エンベロープを少なくでき、薄翼化に対応することができる。
【００１２】
また、上記の構成によると、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のような制約がない。このため、ロッドの構造に制約が生じてしまうことを抑制できる。また、上記の構成によると、シリンダに対して一体に設けられた又は固定された本体部が固定側構造体に固定されるため、シリンダが固定側構造体に対して揺動することもない。よって、上記の構成によると、シリンダが固定側構造体に対して揺動せず、更に、流体アクチュエータの長大化を抑制できることから、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
従って、本発明によると、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することができる。
【００１４】
第２発明に係る流体アクチュエータは、第１発明の流体アクチュエータにおいて、平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、前記リンク部材は、複数の前記ロッドが平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数の前記ロッドの間の領域に重なる位置に設置されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、複数のロッドの間の領域と垂直な方向において重なる位置にリンク部材が設置されるため、ロッドの数よりも少ない数のリンク部材で安定して効率よく駆動出力を可動側構造体に伝達することができる。これにより、作動の更なる安定性が軽量な構造で効率よく確保されることになる。
【００１６】
第３発明に係る流体アクチュエータは、第１発明又は第２発明の流体アクチュエータにおいて、平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、前記連結部材は、複数の前記ロッドの端部を一体に結合するように複数の当該ロッドに対して固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、連結部材によって複数のロッドが一体に結合されているため、複数のロッド間においてロッドの位置のずれが生じて逆方向にリンク部材を付勢し合うフォースファイトが発生してしまうことが効率よく防止されることになる。これにより、更なる作動の安定性及び作動の同期化が効率よく達成されることになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ロッドに対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッドの構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流体アクチュエータが航空機の翼及び舵面に対して取り付けられた状態を示す模式図である。
【図２】図１に示す流体アクチュエータの斜視図である。
【図３】図２に示す流体アクチュエータの正面図である。
【図４】図２に示す流体アクチュエータの平面図である。
【図５】図２に示す流体アクチュエータの底面図である。
【図６】図２に示す流体アクチュエータの側面図である。
【図７】図２に示す流体アクチュエータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、航空機の動翼を駆動するために用いられる流体アクチュエータとして構成された形態を例にとって説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態で例示した形態に限らず、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに関して広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられる流体アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。また、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれで用いられる流体アクチュエータに対しても本発明を適用することができる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る流体アクチュエータ１が航空機の翼１０１及び舵面１０２に対して取り付けられた状態を示す模式図である。図１に示す流体アクチュエータ１は、図１にて翼１０１及び舵面１０２のみを二点鎖線で図示して主要部の図示を省略した航空機に設置される。そして、流体アクチュエータ１は、航空機の舵面１０２を駆動するために用いられる。
【００２２】
本実施形態においては、翼１０１として構成された固定側構造体と、翼１０１に対して支点軸１０３を介して揺動可能に連結された舵面１０２として構成された可動側構造体と、舵面１０２を揺動させるように駆動する流体アクチュエータ１と、が例示されている。また、舵面１０２を構成する航空機の動翼（操縦翼面）として、補助翼（エルロン）、方向舵（ラダー）、昇降舵（エレベータ）などが挙げられる。また、流体アクチュエータ１は、フラップやスポイラー等として構成される動翼を駆動する機構として用いられてもよい。
【００２３】
尚、近年においては、燃費向上のための機体の効率向上を目的として翼の薄型化を図る薄翼化の対応が望まれている。そして、薄翼化の対応に伴って、翼に設置される流体アクチュエータの出力レベルを低下させることなく、その流体アクチュエータの設置スペースである搭載エンベロープのコンパクト化が図られることが望まれている。これに対し、流体アクチュエータ１によると、後述するように、出力レベルを低下させることなく、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる。このため、薄翼化された翼１０１に対して揺動可能に連結された舵面１０２を駆動する機構として、流体アクチュエータ１が好適となる。
【００２４】
以下、図１〜図７を参照しつつ、流体アクチュエータ１について詳しく説明する。図２は、流体アクチュエータ１の斜視図である。図３は、流体アクチュエータ１の正面図である。図４は、流体アクチュエータ１の平面図である。図５は、流体アクチュエータ１の底面図である。図６は、流体アクチュエータ１の左側面図である。図７は、流体アクチュエータ１の右側面図である。
【００２５】
図１〜図７に示す流体アクチュエータ１は、シリンダ１１（１１ａ、１１ｂ）、本体部１２、ピストン１３、ロッド１４（１４ａ、１４ｂ）、リンク部材１５、連結部材１６、等を備えて構成されている。尚、図１では、ロッド１４ａの一部、ピストン１３、シリンダ１１ａが、断面で図示されている。
【００２６】
シリンダ１１は、複数備えられ、本実施形態では、シリンダ軸方向が互いに平行に設置される２つのシリンダ１１ａ及びシリンダ１１ｂが備えられている。各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）は、流体が供給及び排出される円筒状の構造部として設けられている。尚、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の両端側には、ロッド１４が貫通する端部壁がそれぞれ設けられている。そして、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の内部には、図示しない航空機の機体側に設置された流体供給装置から圧力流体が供給される。尚、圧力流体としては、圧油、圧油以外の圧力液体、圧縮空気、等が挙げられ、本実施形態では、圧力流体として圧油が供給される。
【００２７】
本体部１２は、固定側構造体である翼１０１に対して固定され、複数のシリンダ（１１ａ、１１ｂ）が一体に設けられた構造部として構成されている。そして、本体部１２は、架橋部１２ａ、支点軸取付部１２ｂ、固定部１２ｃ、等を備えて構成されている。
【００２８】
架橋部１２ａは、平行に設置されるシリンダ１１ａとシリンダ１１ｂとを架橋するように一体に結合する部分として設けられている。また、固定部１２ｃは、架橋部１２ａに一体に設けられ、翼１０１に対して、例えば、締結部材を介して固定される部分として設けられている。この固定部１２ｃは、例えば、シリンダ１１ａ及びシリンダ１１ｂが並ぶ面に対して垂直な方向に向かって架橋部１２ａから突出する部分として設けられている。
【００２９】
また、支点軸取付部１２ｂは、架橋部１２ａに一体に設けられるとともに、架橋部１２ａからシリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向と平行な方向に沿って舵面１０２側に向かって突出する部分として設けられている。尚、本実施形態では、支点軸取付部１２ｂは、先端側において、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向に対して僅かに傾斜するように屈曲して延びるように設けられている。
【００３０】
この支点軸取付部１２ｂは、架橋部１２ａから突出する先端側において、可動側構造体である舵面１０２を翼１０１側に対して揺動自在に支持する支点軸１０３に対して取り付けられている。尚、支点軸取付部１２ｂは、例えば、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して支点軸１０３に対して回転自在に取り付けられている。また、舵面１０２には、支点軸１０３に対して回転自在に連結される支点側連結部１０２ａが設けられている（図１を参照）。そして、支点軸取付部１２ｂにおいて支点軸１０３に対して回転自在に取り付けられる端部は、二股状に形成されており、この二股状の端部の間において、舵面１０２の支点側連結部１０２ａが支点軸１０３に対して連結される。
【００３１】
ピストン１３は、複数備えられ、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）のそれぞれの内部に設置されている。そして、各ピストン１３は、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）内で一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）を区画している。また、各ピストン１３は、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）において、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の内壁に対して摺動自在に設置されている。
【００３２】
尚、航空機の流体供給装置から供給された圧力流体は、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の一方に供給され、その供給タイミングと同時タイミングで、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の他方から流体が排出される。これにより、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して各ピストン１３が変位する。また、一対のシリンダ室（１７ａ、１７ｂ）の他方から排出された流体は、航空機の機体側に設置されたリザーバ回路へと戻され、上記の流体供給装置で昇圧され、循環して用いられる。シリンダ室（１７ａ、１７ｂ）に対する流体の供給経路及び排出経路は、図示しない制御弁によって切り替えられる。
【００３３】
ロッド１４は、複数備えられ、各ピストン１３に対してそれぞれ一体に設けられた２つのロッド１４ａ及びロッド１４ｂが備えられている。これらの複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）は、平行に設置されている。そして、各ロッド（１４ａ、１４ｂ）は、各ピストン１３とともに変位し、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸張及び収縮するように変位する。尚、ロッド１４ａはシリンダ１１ａに対して伸縮するように設置され、ロッド１４ｂはシリンダ１１ｂに対して伸縮するように設置される。また、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）と同軸線上で延びるように設置された各ロッド（１４ａ、１４ｂ）は、支点軸取付部１２ｂと反対側に向かって、各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の端部壁から外部に突出するように設置されている。
【００３４】
リンク部材１５は、本実施形態では１つ備えられており、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）の軸方向に対して平行に又は少し斜めに延びるように設置される部材として設けられている。そして、リンク部材１５は、揺動軸取付部１５ａ、拡幅部１５ｂ、軸部１５ｃ、連結軸取付部１５ｄを備えて構成されている。揺動軸取付部１５ａ、拡幅部１５ｂ、軸部１５ｃ、連結軸取付部１５ｄは、一体に設けられており、この順番で、リンク部材１５の一端側から他端側にかけて直列に並んで設けられている。
【００３５】
揺動軸取付部１５ａは、リンク部材１５の一端側の端部として設けられ、舵面１０２に対して揺動軸１０４を介して揺動自在に取り付けられる端部として構成されている。即ち、リンク部材１５は、一端側の揺動軸取付部１５ａにおいて、舵面１０２に対して揺動可能に連結されている。尚、揺動軸取付部１５ａは、例えば、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して揺動軸１０４に対して回転自在に取り付けられている。
【００３６】
また、本実施形態においては、揺動軸取付部１５ａは、リンク部材１５において、揺動軸１０４が貫通する３つに分岐した端部として構成されている。一方、舵面１０２には、揺動軸１０４に対して回転自在に連結される二股状の揺動側連結部１０２ｂが設けられている（図１を参照）。そして、揺動軸取付部１５ａを構成する上記の３つの端部の間において、二股状の揺動側連結部１０２ｂのそれぞれが揺動軸１０４に対して連結される。上記のように複数に分岐した箇所で揺動軸１０４に連結される構造のため、リンク部材１５が舵面１０２をより安定して揺動駆動できることになる。
【００３７】
軸部１５ｃは、リンク部材１５の長手方向に沿って直線状に延びる軸状又は柱状の構造部分として設けられている。この軸部１５ｃにおける長手方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｈ型鋼と同様の断面形状に形成される。即ち、軸部１５ｃは、一対で平行に設けられてそれぞれ断面が略長方形に形成された幅狭の平板状の部分が、それらの幅方向の中央でそれらに略垂直に設けられた厚肉の板状の部分で結合された形状として、構成されている。このような断面形状に形成されていることで、軸部２６は、断面二次モーメントを効率よく確保し、重量増大を抑制しつつ高い剛性を確保できるように構成されている。尚、軸部１５ｃの形状は、上記の通りでなくてもよい。例えば、軸部１５ｃの形状が、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状、等の種々の形状であってもよい。
【００３８】
拡幅部１５は、複数に分岐して設けられた揺動軸取付部１５ａと軸部１５ｃとを一体に繋ぐ部分として設けられている。そして、拡幅部１５ｂは、リンク部材１５の長手方向に垂直な幅方向に広がって形成されている。尚、拡幅部１５ｂにおいて軸部１５ｃに連続する部分は、揺動軸取付部１５ａ側から軸部１５ｃ側にかけて徐々に幅が狭まるように形成され、応力集中が抑制されるように構成されている。
【００３９】
連結軸取付部１５ｄは、リンク部材１５の他端側の端部として設けられ、リンク部材１５と後述の連結部材１６とを回転自在に連結する連結軸１８に対して揺動自在に取り付けられる端部として構成されている。尚、連結軸取付部１５ｄは、例えば、軸受け或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して連結軸１８に対して回転自在に取り付けられている。
【００４０】
また、リンク部材１５は、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）が平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）の間の領域に重なる位置に設置されている。
【００４１】
連結部材１６は、本実施形態では１つ備えられており、ロッド１４に固定されるとともに、リンク部材１５の他端側の端部である連結軸取付部１５ｄが揺動可能に連結される部材として設けられている。この連結部材１６は、複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）において舵面１０２側と反対側に向かってシリンダ１１から突出する各端部を一体に結合するように複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）に対して固定されている。
【００４２】
そして、連結部材１６は、ロッド結合部１６ａ及びリンク連結部１６ｂを備えて構成されている。ロッド結合部１６ａは、シリンダ（１１ａ、１１ｂ）が並ぶ方向と平行な方向に沿って延びるとともに、ロッド１４ａの舵面１０２側と反対側の端部と、ロッド１４ｂの舵面１０２側と反対側の端部と、を結合する部分として設けられている。
【００４３】
リンク連結部１６ｂは、ロッド結合部１６ａにおいて複数のロッド（１４ａ、１４ｂ）を結合するように延びる方向における中央部分から突出する二股状の部分として設けられている。そして、リンク連結部１６ｂは、ロッド結合部１６ａから突出する先端側において、リンク部材１５側に向かって屈曲するように延び、連結軸取付部１５ｄに対して連結軸１８を介して回転自在に連結されている。尚、連結軸取付部１５ｄは、二股状のリンク連結部１６ｂの間において、連結軸１８に対して取り付けられている。
【００４４】
次に、流体アクチュエータ１の作動について説明する。流体アクチュエータ１による舵面１０２の駆動が行われる際には、図示しないコントローラからの指令に基づいて流体供給装置が作動し、流体アクチュエータ１の各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して圧力流体の供給及び排出が行われる。この圧力流体の給排に伴って、各ロッド（１４ａ、１４ｂ）が各シリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸張及び収縮する変位を行うことになる。
【００４５】
上記により、ロッド（１４ａ、１４ｂ）がシリンダ（１１ａ、１１ｂ）に対して伸縮して変位する動作を行うことで、ロッド（１４ａ、１４ｂ）に結合された連結部材１６もロッド（１４ａ、１４ｂ）とともに変位することになる。そして、連結部材１６が変位することで、連結部材１６とともにリンク部材１５も変位する。
【００４６】
また、前述のように、リンク部材１５は、一端側が揺動軸１０４に対して、他端側が連結軸１８に対して、それぞれ回転自在に連結されている。このため、連結部材１６とともにリンク部材１５が変位する際、リンク部材１５は、揺動しながら変位することになる。これにより、リンク部材１５は、連結部材１６とともに変位しながら連結部材１６に対して連結軸１８を中心として揺動し、揺動軸１０４を支点軸１０３を中心として揺動させて舵面１０２を揺動駆動する。即ち、舵面１０２が、流体アクチュエータ１によって、支点軸１０３を中心として揺動して駆動されることになる。尚、図１では、揺動軸１０４の中心が支点軸１０３の中心に対して揺動する範囲が一点鎖線の両端矢印で図示されており、揺動軸１０４の支点軸１０３に対する揺動角度も一点鎖線で図示されている。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によると、ロッド１４は、ピストン１３の移動とともにシリンダ軸方向と平行に変位して、シリンダ１１に対して伸縮する。ロッド１４の伸縮動作に伴い、ロッド１４に固定された連結部材１６が変位し、これにより、リンク部材１５が揺動して舵面１０２が揺動駆動される。また、本実施形態によると、一端側が舵面１０２に揺動可能に連結されるリンク部材１５は、シリンダ軸方向に平行に又は斜めに設置され、他端側がロッド１４に固定された連結部材１６に揺動可能に連結される。このため、ロッド１４の伸縮動作に伴う駆動出力を、連結部材１６及びリンク部材１５を介して反転させるようにして、ロッド１４がシリンダ１１から突出する側と反対側の舵面１０２に作用させることができる。よって、本実施形態によると、リンク部材１５がシリンダ１１と並んで設置される構造のため、出力レベルを低下させることなく、流体アクチュエータ１の長大化を抑制でき、シリンダ１１の周囲のスペースを効率よく活用してリンク部材１５の長さを十分に確保することができる。これにより、ロッド１４に対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減することができる。そして、本実施形態によると、シリンダ出力側のロッド１４の動きとリンク部材１５の動きとが反転する構造のため、支点軸１０３及び揺動軸１０４の中心間距離を短く設定でき、流体アクチュエータ１の設置スペースである搭載エンベロープを少なくすることができる。これにより、翼１０１の薄翼化に対応することができる。
【００４８】
また、本実施形態によると、特許文献１の図１に開示された流体アクチュエータのような構造の制約、即ち、外筒内に遊嵌されたロッドが撓むことで可動側構造体を駆動する構造のような制約がない。このため、ロッド１４の構造に制約が生じてしまうことを抑制できる。また、本実施形態によると、シリンダ１１に対して一体に設けられた本体部１２が翼１０１に固定されるため、シリンダ１１が翼１０１に対して揺動することもない。よって、本実施形態によると、シリンダ１１が固定側構造体である翼１０１に対して揺動せず、更に、流体アクチュエータ１の長大化を抑制できることから、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
従って、本実施形態によると、ロッド１４に対して作用する曲げ方向の力を大幅に低減できるとともに、ロッド１４の構造に制約が生じてしまことを抑制でき、更に、寸法の長大化を抑制して設置スペースのコンパクト化を図ることができる、流体アクチュエータ１を提供することができる。
【００５０】
また、本実施形態によると、複数のロッド１４（１４ａ、１４ｂ）の間の領域と垂直な方向において重なる位置にリンク部材１５が設置されるため、ロッド１４の数よりも少ない数のリンク部材１５で安定して効率よく駆動出力を舵面１０２に伝達することができる。これにより、作動の更なる安定性が軽量な構造で効率よく確保されることになる。
【００５１】
また、本実施形態によると、連結部材１６によって複数のロッド１４（１４ａ、１４ｂ）が一体に結合されているため、複数のロッド１４間においてロッド１４の位置のずれが生じて逆方向にリンク部材１５を付勢し合うフォースファイトが発生してしまうことが効率よく防止されることになる。これにより、更なる作動の安定性及び作動の同期化が効率よく達成されることになる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００５３】
（１）前述の実施形態では、航空機の動翼を駆動するために用いられる流体アクチュエータとして構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。本発明は、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータとして広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられ、固定側構造体に対して可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。この場合、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれに対しても本発明を適用することができる。
【００５４】
（２）前述の実施形態では、シリンダ及びロッドが２つ設けられ、連結部材及びリンク部材が１つ設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。シリンダ、ロッド、連結部材、リンク部材の数が変更された形態が実施されてもよい。
【００５５】
（３）前述の実施形態では、本体部がシリンダに対して一体に設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。本体部がシリンダに対して固定された形態が実施されてもよい。また、前述の実施形態では、ロッドがピストンに対して一体に設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。ロッドがピストンに対して固定された形態が実施されてもよい。
【００５６】
（４）シリンダ、ロッド、連結部材、リンク部材の形状については、前述した実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する流体アクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 流体アクチュエータ
１１、１１ａ、１１ｂ シリンダ
１２ 本体部
１３ ピストン
１４、１４ａ、１４ｂ ロッド
１５ リンク部材
１６ 連結部材
１７ａ、１７ｂ シリンダ室
１０１ 翼（固定側構造体）
１０２ 舵面（可動側構造体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータであって、
流体が供給及び排出されるシリンダと、
前記固定側構造体に対して固定され、前記シリンダが一体に設けられ又は固定された本体部と、
前記シリンダ内でシリンダ室を区画するとともに当該シリンダの内壁に対して摺動するピストンと、
前記ピストンに対して一体に設けられ又は固定され、前記シリンダに対して伸張及び収縮するように変位するロッドと、
前記シリンダの軸方向に対して平行に又は前記シリンダの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置されて、一端側が前記可動側構造体に対して揺動可能に連結されるリンク部材と、
前記ロッドに固定されるとともに、前記リンク部材の他端側が揺動可能に連結される連結部材と、
を備えていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の流体アクチュエータであって、
平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、
前記リンク部材は、複数の前記ロッドが平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数の前記ロッドの間の領域に重なる位置に設置されていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体アクチュエータであって、
平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、
前記連結部材は、複数の前記ロッドの端部を一体に結合するように複数の当該ロッドに対して固定されていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【請求項１】
流体が供給及び排出されることで作動し、固定側構造体に対して揺動可能に連結された可動側構造体を揺動させるように駆動する、流体アクチュエータであって、
流体が供給及び排出されるシリンダと、
前記固定側構造体に対して固定され、前記シリンダが一体に設けられ又は固定された本体部と、
前記シリンダ内でシリンダ室を区画するとともに当該シリンダの内壁に対して摺動するピストンと、
前記ピストンに対して一体に設けられ又は固定され、前記シリンダに対して伸張及び収縮するように変位するロッドと、
前記シリンダの軸方向に対して平行に又は前記シリンダの軸方向と平行な方向に対して斜めに延びるように設置されて、一端側が前記可動側構造体に対して揺動可能に連結されるリンク部材と、
前記ロッドに固定されるとともに、前記リンク部材の他端側が揺動可能に連結される連結部材と、
を備えていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の流体アクチュエータであって、
平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、
前記リンク部材は、複数の前記ロッドが平行に並ぶ面に対して垂直な方向において、複数の前記ロッドの間の領域に重なる位置に設置されていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体アクチュエータであって、
平行に設置された前記ロッドが複数備えられ、
前記連結部材は、複数の前記ロッドの端部を一体に結合するように複数の当該ロッドに対して固定されていることを特徴とする、流体アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４３４６０（Ｐ２０１３−４３４６０Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０３０８（Ｐ２０１１−１８０３０８）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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