電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断方法、及び電動アクチュエータ動力切断装置
【課題】固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】ケース部３７、内側軸部３８、支持部３９、連結部材４０を含む動力切断機構２４が備えられる。ケース部３７が電動モータ２１に固定される。ケース部３７の内側の内側軸部３８がスクリュー部３０に固定される。支持部３９は、ケース部３７及び内側軸部３８の間で軸方向と平行な荷重を支持し、内側軸部３８に嵌め込まれ、ケース部３７に対して軸方向溝及び周方向溝にて摺動可能に設置される。連結部材４０は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。
【解決手段】ケース部３７、内側軸部３８、支持部３９、連結部材４０を含む動力切断機構２４が備えられる。ケース部３７が電動モータ２１に固定される。ケース部３７の内側の内側軸部３８がスクリュー部３０に固定される。支持部３９は、ケース部３７及び内側軸部３８の間で軸方向と平行な荷重を支持し、内側軸部３８に嵌め込まれ、ケース部３７に対して軸方向溝及び周方向溝にて摺動可能に設置される。連結部材４０は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、航空機等、種々の分野において、各種機器を駆動するアクチュエータとして、直線方向に沿って伸縮するように変位することで各種機器を駆動する電動アクチュエータが用いられている。このような電動アクチュエータは、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備えて構成されている。このような電動アクチュエータでは、上記の動力伝達機構において、こじり或いは焼き付き等の原因によって固着状態（ジャム状態）が発生してしまうことがある。
【０００３】
上記のような固着状態の発生に備え、電動アクチュエータにおいては、固着状態が発生した場合であっても駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行できることで、駆動対象の機器の作動の信頼性を確保可能であることが重要となる。例えば、電動アクチュエータでは、固着状態が発生した電動アクチュエータとは異なる他のアクチュエータによって機器が駆動される場合に他のアクチュエータの作動を阻害せずに追従して作動可能な構造が設けられることで、機器の作動の信頼性が確保されることになる。
【０００４】
特許文献１においては、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを同軸線上で逆方向に延びるように設けられた電動アクチュエータが開示されている。そして、この電動アクチュエータでは、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのそれぞれが、ボールスクリュー機構としての動力伝達機構と電動モータとを備えて構成されている。これにより、この電動アクチュエータは、第１及び第２のアクチュエータのうちの一方のアクチュエータの動力伝達機構において固着状態が発生した場合であっても、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。即ち、第１及び第２のアクチュエータのうち固着状態が発生した一方のアクチュエータと同軸線上で逆方向に延びるように設けられた他方のアクチュエータによって、駆動対象の機器を作動させることができる。
【０００５】
また、特許文献２においては、第２実施形態として、駆動源としての電動モータ、出力部、ボールスクリュー機構としての動力伝達機構、動力伝達機構と出力部との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構、が設けられた電動アクチュエータが開示されている。この電動アクチュエータにおける上記の動力切断機構は、動力伝達機構のナット部と出力部との間における連結を切断可能な電動クラッチ機構として構成されている。
【０００６】
上記の電動クラッチ機構は、上記の駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータを備えている。そして、この電動クラッチ機構は、クラッチ駆動用電動モータの駆動力を伝達するギヤ機構、ギヤ機構とナット部と出力部との間に設けられてこれらに対する噛み合い構造及び係合構造が設けられたロッキングプレート、等の機構が更に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５２１４９７２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０１０３９２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された電動アクチュエータによると、固着状態が発生した際には、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。しかしながら、この電動アクチュエータの場合、動力伝達機構及び電動モータをそれぞれ備えるとともに同軸上で逆方向に延びるように設けられた二重のアクチュエータが必要となる。このため、機構が複雑化するとともに構造も大型化してしまうことになる。また、このことに伴い、重量の増大も招いてしまうことになる。
【０００９】
特許文献２に開示された電動アクチュエータによると、固着状態が発生した際には、前述の電動クラッチ機構が作動することで、ナット部と出力部との連結を切り離し、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。しかしながら、この電動アクチュエータの場合、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータが必要となる。また、クラッチ駆動用電動モータに加え、ギヤ機構、及び前述の複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も必要となる。このため、機構が複雑化するとともに構造も大型化してしまうことになる。また、このことに伴い、重量の増大も招いてしまうことになる。
【００１０】
更に、特許文献２に開示された電動アクチュエータによると、ナット部と出力部との連結を切り離す際、ナット部と出力部との間で軸方向と平行な方向に作用している大きな荷重（軸力）に抗して、電動クラッチ機構を作動させる必要がある。このため、ナット部と出力部との連結を切り離すためには、大出力のクラッチ駆動用電動モータが必要となる。この場合、更に、構造の大型化と重量の増大を招いてしまうことになる。よって、出力が小さい小型のクラッチ駆動用電動モータの場合、ナット部と出力部との連結を切り離して駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することが難しいという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、固着状態（ジャム状態）が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置、及びその電動アクチュエータにおいて用いられる電動アクチュエータ動力切断方法、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】
【００１２】
上記目的を達成するための第１発明に係る電動アクチュエータは、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータに関する。そして、第１発明に係る電動アクチュエータは、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、電動アクチュエータにおいて、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結が切り離されていない通常の作動状態では、連結部材を介して、ケース部及び内側軸部との間で動力が伝達されている。一方、動力伝達機構における固着状態（ジャム状態）が発生した際には、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、連結部材が、ケース部及び内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断する。このとき、動力切断機構において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、ケース部及び内側軸部の一方に一体に又は嵌め込まれた支持部と、ケース部及び内側軸部の他方における周方向溝を区画する部分との間で、支持される。これにより、連結部材に上記の軸力が作用してしまうことを抑制することができる。よって、動力伝達機構において固着状態が発生した際にケース部及び内側軸部の間で生じる所定の大きさ以上のトルクが連結部材に作用し、容易に、ケース部及び内側軸部の連結が切り離されることになる。
【００１４】
連結部材がケース部及び内側軸部の連結を切り離した状態になると、ケース部及び内側軸部の間で軸方向を中心とした回転方向の相対変位が生じ、支持部が周方向溝に沿って相対変位することになる。そして、支持部は、周方向溝に沿って相対変位することで、軸方向溝に移動可能となる。これにより、支持部が軸方向に沿って相対移動可能となり、ケース部及び内側軸部が、軸方向に沿って互いに相対変位することが可能となる。よって、動力伝達機構において固着状態が発生した際には、軸力の影響をほとんど受けずに連結部材が動力伝達を切断するように作動し、ケース部及び内側軸部の軸方向の相対変位が可能な状態となる。このため、この電動アクチュエータによると、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現できることになる。
【００１５】
また、上記の構成の電動アクチュエータによると、特許文献１に開示された電動アクチュエータのように二重にアクチュエータが設けられる必要がない。更に、上記の構成の電動アクチュエータによると、特許文献２に開示された電動アクチュエータのような構造も不要となる。即ち、上記の構成の電動アクチュエータによると、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータ、ギヤ機構、複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も不要となる。よって、上記の構成の電動アクチュエータによると、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。
【００１６】
従って、上記の構成によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータを提供することができる。
【００１７】
第２発明に係る電動アクチュエータは、第１発明の電動アクチュエータにおいて、前記支持部は、ボール状に形成され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して嵌め込まれていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、支持部が、ケース部又は内側軸部に嵌め込めまれるボール状に形成される。このため、ケース部及び内側軸部の一方に保持されて他方に対して滑らかに転動又は摺動する支持部の構造を容易に形成することができる。
【００１９】
第３発明に係る電動アクチュエータは、第２発明の電動アクチュエータにおいて、前記ケース部及び前記内側軸部の一方には、前記支持部が嵌め込まれるように凹み形成された凹み部が設けられ、前記凹み部は、半球状の穴として、或いは、長穴状の溝として設けられていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、ボール状の支持部が嵌め込まれる凹み部が、半球状の穴或いは長穴状の溝として設けられる。このため、ケース部及び内側軸部の他方に対して滑らかに転動又は摺動させるようにボール状の支持部を容易に保持することができる。また、凹み部が長穴状の溝として設けられる場合は、ケース部及び内側軸部の他方に対してより滑らかに転動させるようにボール状の支持部を保持することができる。
【００２１】
第４発明に係る電動アクチュエータは、第１発明乃至第３発明のいずれかの電動アクチュエータにおいて、前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断するピン状の部材として、或いは、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに前記ケース部及び前記内側軸部のいずれかとの係合が解除されるクラッチ部材として、設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材、或いは所定の大きさ以上の負荷で連結のための係合を解除するクラッチ部材として設けられる。このため、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部及び内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００２３】
また、前述の目的を達成するための第５発明に係る電動アクチュエータ動力切断方法は、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を含む電動アクチュエータにおいて用いられ、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法に関する。そして、第５発明に係る電動アクチュエータ動力切断方法は、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に含む前記電動アクチュエータを制御する制御ステップを備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記制御ステップでは、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が前記電動モータに所定時間供給され、前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、第１発明と同様の効果を奏することができる。即ち、電動アクチュエータにおいて、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。そして、この電動アクチュエータ動力切断方法によると、制御ステップでは、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を所定時間のみ電動モータに供給することで、容易に、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。また、上記の所定時間は、ごく短い時間に設定されていてもよい。この場合であっても、連結部材に所定の大きさ以上の負荷を付与してケース部及び内側軸部の連結を切り離すことができる。尚、特許文献２に開示された電動アクチュエータの場合、仮に固着状態が誤って検知されたときであっても、クラッチ駆動用電動モータが作動するため、動力の伝達が強制的に切断されてしまうことになる。しかしながら、上記の構成によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータに供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部及び内側軸部の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【００２５】
また、前述の目的を達成するための第６発明に係る電動アクチュエータ動力切断装置は、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を含む電動アクチュエータを備え、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断装置に関する。そして、第６発明に係る電動アクチュエータ動力切断装置は、前記電動アクチュエータに設けられ、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構と、前記電動アクチュエータを制御する制御部と、を更に備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記制御部は、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を前記電動モータに所定時間供給し、前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、第１発明と同様の効果を奏することができる。即ち、電動アクチュエータにおいて、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。そして、この電動アクチュエータ動力切断装置によると、制御部の制御に基づいて、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が所定時間のみ電動モータに供給されることで、容易に、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。また、上記の所定時間は、ごく短い時間に設定されていてもよい。この場合であっても、連結部材に所定の大きさ以上の負荷を付与してケース部及び内側軸部の連結を切り離すことができる。また、上記の構成によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータに供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部及び内側軸部の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置、及びその電動アクチュエータにおいて用いられる電動アクチュエータ動力切断方法、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータにおける動力切断装置の平面図及び斜視図である。
【図３】図２に示す動力切断機構の側面図及び断面図である。
【図４】図２に示す動力切断機構の平面図及び断面図であって一部切り欠き状態で示す図である。
【図５】図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構を示す斜視図である。
【図６】図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構を示す側面図及び断面図である。
【図７】図４に示す動力切断機構における内側軸部に設けられた凹み部の形状と変形例に係る凹み部の形状とを示す模式図である。
【図８】図１に示す電動アクチュエータ動力切断装置の作動を説明するためのフロー図である。
【図９】図４に示す動力切断機構が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構の平面図及び断面図である。
【図１０】図５に示す動力切断機構が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構の斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータにおける動力切断装置の平面図及び斜視図である。
【図１２】図１１に示す動力切断機構の側面図及び断面図である。
【図１３】図１１に示す動力切断機構の平面図及び側面図であって一部切り欠き状態で示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る電動アクチュエータにおける動力切断機構の側面図及び斜視図であって、一部切り欠き状態で示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。尚、本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置に関して広く適用することができるものである。また、本実施形態は、各種機器を駆動する電動アクチュエータに関して広く用いることができる。例えば、本実施形態は、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体に設置された機器を駆動するための電動アクチュエータ、その電動アクチュエータを用いる電動アクチュエータ動力切断方法、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置として実施することができる。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータ１と、その電動アクチュエータ１を備える電動アクチュエータ動力切断装置１０と、を示す模式図である。図１に示す電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０は、例えば、航空機に設置される機器としての動翼を駆動するための電動アクチュエータ、及びその電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置として用いられる。
【００３１】
図１の模式図に示すように、電動アクチュエータ１は、ハウジング２０、電動モータ２１、動力伝達機構２２、出力部２３、動力切断機構２４、位置検出器２５、等を備えて構成されている。この電動アクチュエータ１は、固定側の機器にハウジング２０が設置され、可動側の機器に出力部２３が連結される。そして、ハウジング２０に対して出力部２３が直線方向に沿って伸縮するように変位することで可動側の機器を駆動する。例えば、電動アクチュエータ１が航空機の動翼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、ハウジング２０が翼に対して揺動自在に設置され、出力部２３が動翼に対して揺動自在に設置される。そして、ハウジング２０に対して出力部２３が直線方向に沿って伸縮するように変位することで動翼が揺動するように駆動される。
【００３２】
電動モータ２１は、電流が供給されることで回転方向の駆動力を発生させる駆動源として設けられている。そして、電動モータ２１は、ハウジング２０に設置され、ステータ２６、ステータ２６に対して回転するロータ２７、ステータ２６に対するロータ２６の回転数を検出する回転数検出器として設けられたレゾルバ２８、等を備えて構成されている。また、電動モータ２１は、正逆回転可能動作が可能であって、後述する制御ユニット３４のアクチュエータコントローラ３６からの指令に基づいてフィードバック制御が行われる。
【００３３】
動力伝達機構２２は、同軸心を中心として互いに相対回転可能に設けられたナット部２９及びスクリュー部３０と、ナット部２９及びスクリュー部３０の間に配置される複数のボール３１と、を備えて構成されている。即ち、本実施形態では、動力伝達機構２２は、ボールスクリュー機構として設けられ、複数のボール３１が、ナット部２９の内周に設けられたネジ溝とスクリュー部３０の外周に設けられたネジ溝との間で転動しながら循環するように構成されている。
【００３４】
そして、スクリュー部３０は、軸受３２によってハウジング２０に対して回転自在に支持されてロータ２７とともに回転する後述の動力切断機構２４とともに回転自在に支持されている。一方、ナット部２９は、ハウジング２０に対してスライド移動自在に支持されている。これにより、動力伝達機構２２は、ナット部２９及びスクリュー部３０が相対回転することで、電動モータ２１の回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達するように構成されている。
【００３５】
また、本実施形態では、スクリュー部３０がその軸心を中心として回転することでナット部２９がその軸方向と平行に変位する。即ち、本実施形態の動力伝達機構２２では、ナット部２９及びスクリュー部３０のうち直線方向に変位する直線変位部をナット部２９が構成している。そして、ナット部２９及びスクリュー部３０のうち電動モータ２１の回転が伝達されて回転する回転部をスクリュー部３０が構成している。
【００３６】
尚、動力伝達機構２２は、ナット部及びスクリュー部が相対回転することで電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する機構であればよく、ボールスクリュー機構以外の機構として構成されていてもよい。例えば、アクメスクリュー機構、或いは、ローラスクリュー機構として構成されていてもよい。
【００３７】
出力部２３は、本実施形態における直線変位部であるナット部２９とともに変位して直線方向の駆動力を出力する部分として設けられている。即ち、出力部２３は、電動モータ２１が作動してその回転方向の駆動力を動力伝達機構２２が直線方向に変換することで、ナット部２９とともにハウジング２０に対して直線方向に変位し、直線方向の駆動力を連結された駆動対象の機器に対して出力する。尚、出力部２３は、ナット部２９と一体に形成されていてもよく、また、ナット部２９に対して直接に或いは他の部材を介して固定されていてもよい。
【００３８】
また、出力部２３には、ロードセンサ３３が設置されている。ロードセンサ３３は、例えば、歪ゲージを備え、出力部２３に作用している荷重の値を電気信号として検出するように構成されている。ロードセンサ３３にて出力部２３に作用する荷重の値として検出された電気信号である荷重信号Ｓ１は、後述する制御ユニット３４におけるアクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００３９】
位置検出器２５は、本体ケース２５ａ及びこの本体ケース２５ａに対して変位するプローブ２５ｂを有し、本体ケース２５ａに対するプローブ２５ｂの相対位置を検出する機構として設けられている。本体ケース２５ａは、ハウジング２０に設置され、内部に１次側及び２次側のコイルが設けられている。プローブ２５ｂは、出力部２３に対して取り付けられて出力部２３とともに変位するように設けられている。また、プローブ２５ｂには、本体ケース２５ａのコイルの内側で相対変位する可動鉄心が設けられている。上記の構成より、位置検出器２５は、ハウジング２０に対する出力部２３の変位量を検出するように構成されている。
【００４０】
尚、位置検出器２５においては、１次側のコイルが励磁された状態で可動鉄心が変位することで２次側のコイルで発生した誘起電圧に基づく信号が位置検出信号Ｓ２として出力される。そして、この出力された位置検出信号Ｓ２は、後述する制御ユニット３４におけるアクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００４１】
動力切断機構２４は、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な機構として設けられている。以下、動力切断機構２４の構造について詳しく説明する。
【００４２】
図２は、動力切断機構２４の平面図（図２（ａ））及び斜視図（図２（ｂ））である。図３は、動力切断機構２４の側面図（図３（ａ））及び動力切断機構２４について図３(ａ)のＡ−Ａ線矢視方向から見た断面図（図３（ｂ））である。図４は、動力切断機構２４の平面図（図４（ａ））及び動力切断機構２４について図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面図（図４（ｂ））であって、一部切り欠き状態で示す図である。図５は、図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構２４を示す斜視図である。図６は、図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構２４を示す側面図（図６（ａ））及びその動力切断機構について図６（ａ）のＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面図（図６（ｂ））である。
【００４３】
尚、図２乃至図６は、動力切断機構２４の構造を模式的に示している。そして、図２乃至図６においては、構造を明瞭に示す観点から、動力切断機構２４における一部構成要素の図示と、断面状態を示す斜線のハッチングの一部の図示とが、適宜省略されている。また、図２乃至図６は、動力切断機構２４におけるスクリュー部３０に対して固定される部分の図示と電動モータ２１に対して固定される部分の図示とが省略され、模式化されている。
【００４４】
図１乃至図６に示す動力切断機構２４は、ケース部３７、内側軸部３８、複数の支持ボール３９、クラッチ部材４０、等を備えて構成されている。
【００４５】
ケース部３７は、中空で筒状の部分を有し、電動モータ２１のロータ２７に対して固定されている。尚、前述の通り、図２乃至図６では、ケース部３７において電動モータ２１に対して固定される部分の構造の図示が省略されている（図９及び図１０においても同様）。そして、ケース部３７は、軸受３２を介して、ハウジング２０に対して回転自在に支持されている（図１を参照）。
【００４６】
内側軸部３８は、軸状の部分を有し、ケース部３７の内側に設置されるとともに、本実施形態における回転部であるスクリュー部３０に対して固定されている。本実施形態では、円筒軸状に形成された内側軸部３８が例示されている。尚、前述の通り、図２乃至図６では、内側軸部３８においてスクリュー部３０に対して固定される部分の構造の図示が省略されている（図９及び図１０においても同様）。
【００４７】
支持ボール３９は、複数設けられ、ケース部３７及び内側軸部３８の間においてケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置された本実施形態における支持部を構成している。そして、支持ボール３９は、内側軸部３９の外周の側面に対して嵌め込まれるとともに、ケース部３７に対して摺動可能に設置されている。尚、図２及び図３では、支持ボール３９の図示が省略されている。
【００４８】
ここで、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９がケース部３７に対して摺動可能に設置される構成について更に詳しく説明する。支持ボール３９は、ボール状に形成され、内側軸部３８の側面の外周方向に沿って複数嵌め込まれている。また、本実施形態では、複数の支持ボール３９は、内側軸部３８の外周に対して、内側軸部３８の軸方向においても二段に亘って嵌め込まれている。
【００４９】
そして、内側軸部３８の外周の側面には、支持ボール３９がそれぞれ嵌め込まれるように凹み形成された複数の凹み部４６が設けられている。凹み部４６は、半球状の穴として設けられている。凹み部４６は、支持ボール３９の数と同数設けられており、内側軸部３８の外周に沿って設けられるとともに、内側軸部３８の軸方向においても二段に亘って設けられている。
【００５０】
図７は、凹み部４６の形状と変形例に係る凹み部（４７、４８）の形状とを示す模式図である。図７（ａ）は、凹み部４６について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｂ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４６及び支持ボール３９を示す断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、凹み部４６は、半球状の穴として設けられ、この半球状の穴にボール状の支持ボール３９が嵌め込まれている。
【００５１】
図７（ｃ）は、変形例に係る凹み部４７について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｄ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４７及び支持ボール３９を示す断面図である。また、図７（ｅ）は、変形例に係る凹み部４８について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｆ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４８及び支持ボール３９を示す断面図である。尚、変形例を示す図７（ｄ）及び図７（ｆ）では、本実施形態と同様に構成される要素である内側軸部３８及び支持ボール３９の断面については同一の符号を付している。
【００５２】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す凹み部４７と、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示す凹み部４８とは、いずれも、半球状の穴ではなく、長穴状の溝として設けられている。支持ボール３９は、長穴状の溝としての凹み部（４７、４８）に、転動可能な状態で嵌め込まれている。そして、支持ボール３９は、内側軸部３８の外周における長穴状の溝としての凹み部（４７、４８）に転動可能に嵌め込まれることで、ケース部３７に対して転動可能に設置されている。
【００５３】
また、凹み部４７は、長穴状に延びる方向における端部が滑らかに円弧状に延びる曲面として形成されている。一方、凹み部４８は、長穴状に延びる方向における端部が平坦な端面として形成されている。尚、半球状の穴として設けられた凹み部４６の径寸法が支持ボール３９の径寸法よりも適宜大きく設定されていることで、凹み部４６に支持ボール３９が転動可能に嵌め込まれ、この支持ボール３９がケース部３７に対して転動可能に設置されていてもよい。
【００５４】
また、ケース部３７の内周には、複数の軸方向溝４１と複数の周方向溝４２とが設けられている。各軸方向溝４１は、支持ボール３９が摺動可能であってケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と平行に延びる溝として設けられている。軸方向溝４１におけるケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と垂直な断面は、半円弧状に形成されている。そして、複数の軸方向溝４１は、ケース部３７の周方向に沿って並んで設けられている。これにより、複数の軸方向溝４１は、複数の支持ボール３９が摺動可能なスプライン溝状に設けられている。尚、軸方向溝４１における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、支持ボール３９の径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
【００５５】
周方向溝４２は、支持ボール３９が摺動可能であってケース部３７及び内側軸部３８の周方向に沿って延びる溝として設けられている。周方向溝４２におけるケース部３７及び内側軸部３８の周方向と垂直な断面（即ち、径方向及び軸方向に平行な断面）は、半円弧状に形成されている。そして、周方向溝４２は、内側軸部３８の外周において軸方向に二段に亘って設置された支持ボール３９に対応して、ケース部３７の内周において軸方向に二段に亘って設けられている。尚、周方向溝４２における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、支持ボール３９の径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
【００５６】
上記のように軸方向溝４１及び周方向溝４２が設けられているため、後述するクラッチ部材４０によるケース部３７と内側軸部３８との連結が解除された状態では、支持ボール３９が軸方向溝４１又は周方向溝４２に沿って摺動して変位可能に構成されている。これにより、クラッチ部材４０による上記の連結が解除された状態では、内側軸部３８は、ケース部３７に対して軸方向に沿って直線的に変位可能に、又はケース部３７に対して周方向に沿って回転可能に、構成されている。
【００５７】
次に、クラッチ部材４０の構成について説明する。クラッチ部材４０は、ケース部３７と内側軸部３８とを連結する本実施形態における連結部材を構成している。クラッチ部材４０は、ケース部３７の側面に向かって開口するとともにケース部３７を径方向に貫通するクラッチ設置穴４５に設置されている。クラッチ設置穴４５は、ケース部３７の周方向に沿って複数設けられており、本実施形態では、ケース部３７の周方向において等角度間隔に８個のクラッチ設置穴４５が設けられた形態が例示されている。そして、ケース部３７においては、クラッチ部材４０も複数設置されており、８個のクラッチ設置穴４５のうちの一部又は全部に設置されている。例えば、ケース部３７の周方向において等角度間隔に２個或いは４個のクラッチ部材４０が、２個或いは４個のクラッチ設置穴４５に設置されている。尚、図２及び図３では、クラッチ部材４０の図示が省略されている。
【００５８】
また、各クラッチ部材４０は、クラッチ軸４０ａとクラッチボール４０ｂとを備えて構成されている。クラッチ軸４０ａは、クラッチ設置穴４５において、ケース部３７の径方向に沿って延びるように設置されている。また、クラッチ軸４０ａは、円柱軸状の部分とその軸方向における中途において径方向にフランジ状に張り出した円盤状の部分とを備えて構成されている。そして、クラッチ設置孔４５に設置されたクラッチ軸４０ａは、上記の円盤状の部分において、コイルバネ等の弾性部材として構成されたクラッチバネによって、ケース部３７の径方向の内側に向かって付勢されている。尚、図４乃至図６では、クラッチ設置孔４５に設置されたクラッチ部材４０のみが図示されており、クラッチバネの図示が省略されている。
【００５９】
また、クラッチ設置穴４５におけるケース部３７の径方向内側の領域の穴の径寸法は、クラッチ軸４０ａの円柱軸状の部分の径寸法に対応して設定されている。一方、クラッチ設置穴４５におけるケース部３７の径方向外側の領域の穴の径寸法は、クラッチ軸４０ａの円盤状の部分の径寸法に対応して設定されている。このように、クラッチ設置穴４５は、ケース部３７の径方向内側に向かって段状に縮径した穴として形成されている。これにより、ケース部３７の径方向内側に向かってクラッチバネによって付勢されるクラッチ軸４０ａのケース部３７の内側への突出位置が位置決めされている。
【００６０】
また、クラッチボール４０ｂは、球状の部材として設けられており、クラッチ軸４０ａにおけるケース部３７の径方向内側における端部と内側軸部３８の外周の側面との間で、ケース部３７の内周から一部が露出した状態で設置されている。これにより、クラッチボール４０ｂは、クラッチバネによって付勢されたクラッチ軸４０ａによって、内側軸部３８の外周の側面に押し付けられている。
【００６１】
また、内側軸部３８の側面には、外周方向に沿って複数のクラッチ用穴４３が凹み形成されている。各クラッチ用穴４３は、クラッチボール４０ｂの径寸法に対応した径寸法の半球状の穴として設けられ、ケース部３７の内周から露出したクラッチボール４０ａに係合可能に設けられている。クラッチボール４０ｂがクラッチ用穴４３に係合している状態では、ケース部３７と内側軸部３８とが、連結部材であるクラッチ部材４０によって連結されている。
【００６２】
クラッチボール４０ｂがクラッチ穴用４３に係合してケース部３７と内側軸部３８とが連結された状態では、ケース部３７と内側軸部３８とが一体に回転するため、電動モータ２１のロータ２７から伝達された回転方向の駆動力が、動力伝達機構２２のスクリュー部３０に伝達されることになる。これにより、ケース部３７及び回転軸部３８を介して、ロータ２７とスクリュー部３０とが一体に回転することになる。
【００６３】
また、図４乃至図６に示すように、クラッチ部材４０によってケース部３７と内側軸部３８とが連結された状態では、内側軸部３８に嵌め込まれた各支持ボール３９は、ケース部３７の内周における周方向溝４２を区画する部分に対して、内側軸部３８及びケース部３７の軸方向と平行な方向において当接して支持されている。これにより、動力切断機構２４において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９と、ケース部３７における周方向溝４２を区画する部分との間で、支持される。
【００６４】
一方、クラッチ部材４０は、動力伝達機構２２において固着状態が発生し、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときには、内側軸部３８の外周の側面によってクラッチバネの付勢力に抗してクラッチボール４０ｂが押し戻される。このとき、クラッチ部材４０は、クラッチボール４０ｂのクラッチ用穴４３に対する係合が外れるように構成されている。即ち、上記の場合には、クラッチバネの付勢力に抗してクラッチ部材４０がケース部３７の径方向外側に変位し、クラッチ部材４０と内側軸部３８との係合が解除される。これにより、クラッチ部材４０は、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断するように構成されている。
【００６５】
また、内側軸部３８の外周の側面には、内側軸部３８の軸方向と平行に延びる複数のクラッチ用溝４４が設けられている。各クラッチ用溝４４は、クラッチボール４０ｂが摺動又は転動可能な溝として設けられている。クラッチ用溝４４における内側軸部３８の軸方向と垂直な断面は、半円弧状に形成されている。尚、クラッチ用溝４４における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、クラッチボール４０ｂの径寸法よりも僅かに大きく設定されている。そして、クラッチ用溝４４は、内側軸部３８の周方向に沿ってクラッチ用穴４３と交互に並んで設けられている。これにより、動力伝達機構２２において固着状態が発生してケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、クラッチボール４０ｂのクラッチ用穴４３に対する係合が外れたときに、クラッチボール４０ｂがクラッチ用溝４４に嵌まり込むことになる。そして、クラッチ部材４０は、クラッチ用溝４４に沿って、内側軸部３８の外周に対して相対変位が可能となる。
【００６６】
次に、電動アクチュエータ動力切断装置１０について説明する。電動アクチュエータ動力切断装置１０は、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断するように構成されている。そして、図１に示すように、電動アクチュエータ動力切断装置１０は、上述した電動アクチュエータ１に加え、電動アクチュエータ１０を制御する本実施形態の制御部である制御ユニット３４を更に備えて構成されている。
【００６７】
制御ユニット３４には、ドライバ３５とアクチュエータコントローラ３６とが備えられている。ドライバ３５は、アクチュエータコントローラ３６からの指令に基づいて、図示が省略された電源から電動モータ２１へ供給する電流と、電動モータ２１の回転数と、を制御し、電動モータ２１を駆動する。アクチュエータコントローラ３６は、ドライバ３５を介して、電動アクチュエータ１の作動を制御する。尚、アクチュエータコントローラ３６が制御部を構成していてもよい。即ち、ドライバ３５が含まれない構成で制御部が構成されてもよい。
【００６８】
アクチュエータコントローラ３６は、図示が省略された上位のコンピュータからの指令信号に基づいて、電動アクチュエータ１を制御する。これにより、上位のコンピュータからの指令基づいて、電動アクチュエータ１が駆動する機器の動作が制御されることになる。また、アクチュエータコントローラ３６には、位置検出器２５から送信される前述の位置検出信号Ｓ２が入力されることに加え、電動モータ２１のレゾルバ２８にてロータ２６の回転数の値として検知された回転数信号Ｓ４がレゾルバ２８から送信されて入力される。そして、アクチュエータコントローラ３６は、位置検出信号Ｓ２と回転数信号Ｓ４とに基づいて、ドライバ３５を介して電動モータ２１の回転数を制御し、出力部２３のハウジング２０に対する位置のフィードバック制御を行う。
【００６９】
また、アクチュエータコントローラ３６には、ロードセンサ３３から送信される前述の荷重信号Ｓ１が入力されることに加え、ドライバ３５から電動モータ２１に対して供給される電流の電流値として検出される電流値信号Ｓ３も入力される。電流値信号Ｓ３は、例えば、ドライバ３５と電動モータ２１とを接続する駆動線（図示を省略）に流れる電流の電流値を検出する電流センサ（図示を省略）にて検出され、アクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００７０】
そして、アクチュエータコントローラ３６は、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて、動力伝達機構２２におけるこじり或いは焼き付き等の原因による固着状態（ジャム状態）が発生しているか否かを検知する。例えば、アクチュエータコントローラ３６は、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて、出力部２３に作用した荷重の値と電動モータ２１に供給された電流の電流値とを比較判断し、固着状態の発生の有無を検知する。更に、具体的には、例えば、アクチュエータコントローラ３６は、電動モータ２１の供給された電流の電流値が所定の値よりも大きいにも関わらず、出力部２３に作用した荷重の値が所定の値よりも小さい場合には、動力伝達機構２２における固着状態の発生を検知するように構成されている。
【００７１】
また、アクチュエータコントローラ３６は、動力伝達機構２２における固着状態が検知されたときには、一旦、電動モータ２１に対して供給する電流の電流値の上限を設定する電流リミッタを解除する。そして、アクチュエータコントローラ３６は、電動アクチュエータ１の作動時（即ち、出力部２３のハウジング２０に対する位置を制御する通常の作動時）における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクである過大トルクを発生可能な電流を電動モータ２１に対して所定時間供給する。この所定時間は、ごく短い瞬間的な時間として設定されてもよい。
【００７２】
上記により、上限トルク値を超える過大トルクが電動モータ２１から出力されることで、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用する。これにより、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断することになる。
【００７３】
次に、本実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法と、電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０の作動とについて説明する。本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法は、電動アクチュエータ１において用いられ、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する方法として構成されている。そして、電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０が作動することで、本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法が実施されることになる。
【００７４】
図８は、電動アクチュエータ動力切断装置１０の作動を説明するためのフロー図である。また、図８のフロー図に示す処理は、本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法における制御ステップを構成している。即ち、図８に示す処理は、電動アクチュエータ１を制御することで動力切断機構２４において動力の伝達を切断する、本実施形態の制御ステップを構成している。
【００７５】
図８に示す処理は、アクチュエータコントローラ３６による電動アクチュエータ１の制御の際に、例えば、アクチュエータコントローラ３６における所定の演算周期ごとに、繰り返し実行される。図８に示す処理は、固着状態検知ステップＳ１０１、電流リミッタ解除ステップＳ１０２、過大トルク生成ステップＳ１０３、クラッチ作動ステップＳ１０４、を備えて構成されている。
【００７６】
そして、図８に示す処理が開始されると、まず、固着状態検知ステップＳ１０１が実行される。固着状態検知ステップＳ１０１では、アクチュエータコントローラ３６において、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて動力伝達機構２２における固着状態の発生の有無が判断される。そして、固着状態が発生していないと判断されると（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、図８に示す処理は一旦終了される。一方、固着状態の発生が検知されると（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、電流リミッタ解除ステップＳ１０２が実行され、一旦、電動モータ２１に対して供給される電流の電流値の上限を設定する電流リミッタが解除される。
【００７７】
電流リミッタ解除ステップＳ１０２が実行されると、次いで、過大トルク生成ステップＳ１０３が実行される。この過大トルク生成ステップＳ１０３では、電動アクチュエータ１の作動時における上限のトルクとして設定された上限トルク値を超える過大トルクを発生可能な電流が電動モータ２１に所定時間供給される。これにより、電動モータ２１において過大トルクが生成される。
【００７８】
過大トルク生成ステップＳ１０３が実行されると、これに伴って、クラッチ作動ステップＳ１０４も実行されることになる。このクラッチ作動ステップＳ０１４では、上限トルク値を超える過大トルクが電動モータ２１から出力されることで、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用することになる。そして、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。これにより、図８に示す処理が終了することになる。
【００７９】
ここで、クラッチ作動ステップＳ１０４が実行された際における電動アクチュエータ１の動力切断機構２４の作動について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、動力切断機構２４が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構２４の平面図（図９（ａ））及び断面図（図９（ｂ））である。図１０は、動力切断機構２４が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構２４の斜視図である。尚、図９は、図４に対応した図として一部切り欠き状態で図示されており、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面図である。また、図１０は、図５に対応した図として一部切り欠き状態で図示されている。
【００８０】
図９及び図１０に示すように、クラッチ作動ステップＳ１０４が実行された状態では、クラッチ部材４０と内側軸部３８のクラッチ用穴４３との係合が解除され、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が解除されている。そして、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が解除されると、前述の過大トルクが電動モータ２１から伝達されたケース部３７が内側軸部３８に対して回転する。このとき、内側軸部３８はケース部３７とともに回転せず、支持ボール３９がケース部３７の内周に対して周方向溝４２に沿って摺動して相対変位することになる。
【００８１】
そして、内側軸部３８に対してケース部３７が所定角度回転した段階で、内側軸部３８のクラッチ用溝４４に対応する位置において、クラッチ部材４０がクラッチバネによってケース部３７の内側に突出し、クラッチ部材４０がクラッチ用溝４４に対して嵌まり込むことになる。更に、動力伝達機構２２は、上記の状態においては、各支持ボール３９がケース部３７の内周の各軸方向溝４１に対応する位置に位置するように構成されている。これにより、各支持ボール３９が各軸方向溝４１に沿ってケース部３７の軸方向と平行な方向に摺動して変位自在な状態となる。また、この状態では、クラッチ部材４０は、クラッチ用溝４４に沿って内側軸部３８の軸方向と平行な方向に摺動して相対変位自在な状態となっている。
【００８２】
上述のように、動力伝達機構２２におけるケース部３７と内側軸部３８との連結が切り離されて動力の伝達が切断された状態（図９及び図１０に示す状態）では、支持ボール３９が嵌め込まれた内側軸部３８は、ケース部３７に対して軸方向と平行な方向に移動自在な状態となる。このため、電動アクチュエータ１は、出力部２３が連結された機器が、固着状態が発生した電動アクチュエータ１とは異なる他のアクチュエータによって駆動される場合に、他のアクチュエータの作動を阻害せずに追従して作動可能となる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によると、電動アクチュエータ１において、回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間の駆動力の伝達経路の連結が切り離されていない通常の作動状態では、クラッチ部材４０を介して、ケース部３７及び内側軸部３８との間で動力が伝達されている。一方、動力伝達機構２２における固着状態が発生した際には、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。このとき、動力切断機構２４において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９と、ケース部３７における周方向溝４２を区画する部分との間で、支持される。これにより、クラッチ部材４０に上記の軸力が作用してしまうことを抑制することができる。よって、動力伝達機構２２において固着状態が発生した際にケース部３７及び内側軸部３８の間で生じる所定の大きさ以上のトルクがクラッチ部材４０に作用し、容易に、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が切り離されることになる。
【００８４】
クラッチ部材４０がケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離した状態になると、ケース部３７及び内側軸部３８の間で軸方向を中心とした回転方向の相対変位が生じ、支持ボール３９が周方向溝４２に沿って相対変位することになる。そして、支持ボール３９は、周方向溝４２に沿って相対変位することで、軸方向溝４１に移動可能となる。これにより、支持ボール３９が軸方向に沿って相対移動可能となり、ケース部３７及び内側軸部３８が、軸方向に沿って互いに相対変位することが可能となる。よって、動力伝達機構２２において固着状態が発生した際には、軸力の影響をほとんど受けずにクラッチ部材４０が動力伝達を切断するように作動し、ケース部３７及び内側軸部３８の軸方向の相対変位が可能な状態となる。このため、この電動アクチュエータ１によると、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現できることになる。
【００８５】
また、電動アクチュエータ１によると、特許文献１に開示された電動アクチュエータのように二重にアクチュエータが設けられる必要がない。更に、電動アクチュエータ１によると、特許文献２に開示された電動アクチュエータのような構造も不要となる。即ち、電動アクチュエータ１によると、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータ、ギヤ機構、複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も不要となる。よって、電動アクチュエータ１によると、機構の簡素化及び構造を小型化を図ることができる。
【００８６】
従って、本実施形態によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータ１を提供することができる。
【００８７】
また、本実施形態によると、支持部である支持ボール３９が、内側軸部３８に嵌め込めまれるボール状に形成される。このため、内側軸部３８に保持されてケース部３７に対して滑らかに摺動する支持部の構造を容易に形成することができる。
【００８８】
また、本実施形態によると、ボール状の支持部である支持ボール３９が嵌め込まれる凹み部４６が、半球状の穴として設けられる。このため、ケース部３７に対して滑らかに摺動させるように支持ボール３９を容易に保持することができる。また、長穴状の溝として設けられる凹み部（４７、４８）の場合は、ケース部３７に対してより滑らかに転動させるように支持ボール３９を保持することができる。
【００８９】
また、本実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で連結のための係合を解除するクラッチ部材４０として設けられる。このため、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００９０】
また、電動アクチュエータ動力切断装置１０及び本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法によると、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が所定時間のみ電動モータ２１に供給されることで、容易に、回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。
【００９１】
また、電動アクチュエータ動力切断装置１０及び本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータ２１に供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部３７及び内側軸部３８の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第２実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第２実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第２実施形態の電動アクチュエータを含む第２実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第２実施形態は、電動アクチュエータの動力切断機構における連結部材の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第２実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータの動力切断機構の連結部材の形態のみを説明する。
【００９３】
図１１は、第２実施形態に係る電動アクチュエータの動力切断機構２４ａの平面図（図１１（ａ））及び斜視図（図１１（ｂ））である。図１２は、動力切断機構２４ａの側面図（図１２（ａ））及び動力切断機構２４ａについて図１２(ａ)のＥ−Ｅ線矢視方向から見た断面図（図１２（ｂ））である。図１３は、一部切り欠き状態で示す動力切断機構２４ａの平面図（図１３（ａ））及び図１３(ａ)に示す動力切断機構２４ａについてＦ−Ｆ線矢視方向から見た側面図（図１３（ｂ））である。尚、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１１乃至図１３において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【００９４】
図１１乃至図１３に示すように、動力切断機構２４ａにおいては、ケース部３７ａと内側軸部３８ａとを連結する連結部材が、シャーピン４９として設けられている。シャーピン４９は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断する円柱ピン状の部材として設けられている。また、シャーピン４９には、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断し易いように、側面の周方向に沿って溝状に延びるように凹み形成或いは切り欠き形成されたくびれ部分が設けられている。
【００９５】
また、シャーピン４９は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの径方向に沿って、ケース部３７ａから内側軸部３８ａに亘って延びるように設置されている。そして、シャーピン４９は、ケース部３７ａに対して一方の端部側が保持されるとともに、内側軸部３８ａに対して他方の端部側が係合するように、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａに対して嵌め込まれて設置されている。尚、前述のくびれ部分は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの径方向において、ケース部３７ａの内周と内側軸部３８ａの外周とが摺接する位置に対応して配置されている。
【００９６】
また、ケース部３７ａは、クラッチ設置穴４５が設けられておらずに１つのシャーピン設置穴４５ａが設けられている点において、第１実施形態のケース部３７と異なっている。シャーピン設置穴４５ａは、ケース部３７ａの径方向に貫通する穴として設けられ、嵌め込まれたシャーピン４９を保持可能な径寸法の穴を含んで構成されている。
【００９７】
また、内側軸部３８ａは、クラッチ用穴４３及びクラッチ用溝４４が設けられておらずに１つのシャーピン用穴５０が設けられている点において、第１実施形態の内側軸部３８と異なっている。シャーピン用穴５０は、ケース部３７ａに保持されてケース部３７ａの径方向内側に突出したシャーピン４９の端部が嵌め込まれてシャーピン４９に係合する穴として設けられている。
【００９８】
上述した第２実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によると、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、第２実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材であるシャーピン４９として設けられる。このため、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００９９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第３実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第３実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第３実施形態の電動アクチュエータを含む第３実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第３実施形態は、電動アクチュエータの動力切断機構における連結部材の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第３実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータの動力切断機構の連結部材の形態のみを説明する。
【０１００】
図１４は、第３実施形態に係る電動アクチュエータの動力切断機構２４ｂの側面図（図１４(ａ)）及び斜視図（図１４（ｂ））であって、一部切り欠き状態で示す図である。尚、第３実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１４において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１０１】
図１４に示すように、動力切断機構２４ｂにおいては、ケース部３７ｂと内側軸部３８ｂとを連結する連結部材が、シャーピン５３として設けられている。シャーピン５３は、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断する円柱ピン状の部材として設けられている。
【０１０２】
また、ケース部３７ｂは、クラッチ設置穴４５が設けられていない点と内側軸部３８ｂに対して連結されるケース側連結部５１が更に設けられている点とにおいて、第１実施形態のケース部３７と異なっている。ケース側連結部５１は、ケース３７ｂにおける軸方向溝４１及び周方向溝４２が設けられるケース本体部分に対して軸方向に直列に配置されている。そして、このケース側連結部５１は、上記のケース本体部分に対して一体に設けられた円筒状の部分として構成されている。
【０１０３】
また、内側軸部３８ｂは、クラッチ用穴４３及びクラッチ用溝４４が設けられていない点とケース部３７ｂに対して連結される軸側連結部５２が更に設けられている点とにおいて、第１実施形態の内側軸部３８と異なっている。軸側連結部５２は、内側軸部３８ｂにおける支持ボール３９が嵌め込まれる軸本体部分に対して軸方向に直列に配置されている。そして、この軸側連結部５２は、上記の軸本体部分に対して一体に設けられた軸状の部分として構成されている。また、軸側連結部５２は、ケース側連結部５１の内側に設置されている。更に、シャーピン５３による連結が切断されている状態では、軸側連結部５２の外周は、ケース側連結部５１の内周に対して、軸方向及び周方向に摺動自在に配置されている。
【０１０４】
そして、シャーピン５３は、ケース側連結部５１及び軸側連結部５２の直径方向に沿って延びるとともに、ケース側連結部５１から軸側連結部５２を経て更にもう一度ケース側連結部５１に亘って貫通するように設置されている。また、シャーピン５３は、軸側連結部５２に対して中央部分が保持されるとともに、ケース側連結部５１に対して両端部分が係合するように、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂに対して嵌め込まれて設置されている。
【０１０５】
上述した第３実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によると、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、第３実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材であるシャーピン５３として設けられる。このため、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【０１０６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第４実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第４実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第４実施形態の電動アクチュエータを含む第４実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第４実施形態は、電動アクチュエータにおける電動モータと動力切断機構とが連結される形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第４実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータにおける電動モータと動力切断機構とが連結される形態のみを説明する。
【０１０７】
図１５は、本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータ２と、その電動アクチュエータ２を備える電動アクチュエータ動力切断装置１１と、を示す模式図である。尚、第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１５において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１０８】
図１５に示すように、電動アクチュエータ２及び電動アクチュエータ動力切断装置１１においては、電動モータ２１と動力切断機構２４とが、ギヤ部５４を介して連結されている。ギヤ部５４は、例えば、複数のスパーギヤを備えた減速機構として構成されている。そして、ギヤ部５４における小径のピニオンギヤが電動モータ２１のロータ２７に対して固定され、上記の小径のピニオンギヤに噛み合う大径のスパーギヤがケース部３７に固定されている。このように、ケース部３７が電動モータ２１に対してギヤ部５４を介して連結されている。
【０１０９】
そして、第４実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第５実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第５実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第５実施形態の電動アクチュエータを含む第５実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第５実施形態は、電動アクチュエータにおける動力伝達機構の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第５実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータにおける動力伝達機構の形態のみを説明する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第５実施形態に係る電動アクチュエータ３と、その電動アクチュエータ３を備える電動アクチュエータ動力切断装置１２と、を示す模式図である。尚、第５実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１６において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１１２】
図１６に示すように、電動アクチュエータ３及び電動アクチュエータ動力切断装置１２においては、動力伝達機構２２ａは、同軸心を中心として互いに相対回転可能に設けられたナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａと、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａの間に配置される複数のボール３１と、を備えて構成されている。即ち、動力伝達機構２２ａは、第１実施形態と同様にボールスクリュー機構として設けられ、複数のボール３１が、ナット部２９ａの内周に設けられたネジ溝とスクリュー部３０ａの外周に設けられたネジ溝との間で転動しながら循環するように構成されている。
【０１１３】
しかし、動力伝達機構２２ａにおいては、ナット部２９ａが、軸受３２によってハウジング２０に対して回転自在に支持されてロータ２７とともに回転する動力切断機構２４とともに回転自在に支持されている。一方、スクリュー部３０ａは、ハウジング２０に対してスライド移動自在に支持されている。これにより、動力伝達機構２２ａは、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａが相対回転することで、電動モータ２１の回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達するように構成されている。
【０１１４】
そして、動力伝達機構２２ａにおいては、ナット部２９ａがその軸心を中心として回転することでスクリュー部３０ａがその軸方向と平行に変位する。即ち、動力伝達機構２２ａでは、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａのうち直線方向に変位する直線変位部をスクリュー部３０ａが構成している。そして、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａのうち電動モータ２１の回転が伝達されて回転する回転部をナット部２９ａが構成している。
【０１１５】
上述した第５実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
以上、本発明の第１乃至第５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。
【０１１７】
（１）前述の第１実施形態では、電動モータに対してケース部が固定され、ナット部及びスクリュー部のうち電動モータの回転が伝達されて回転する回転部に対して内側軸部が固定される形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。電動モータに対して内側軸部が固定され又はギヤ部を介して連結され、回転部に対してケース部が固定される形態が実施されてもよい。
【０１１８】
（２）前述の第１乃至第３実施形態では、支持部が、内側軸部に対して嵌め込まれてケース部に対して摺動可能な形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。支持部が、内側軸部に対して一体に設けられた形態が実施されてもよい。また、支持部が、ケース部に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、内側軸部に対して転動可能又は摺動可能な形態が実施されてもよい。支持部がケース部に対して一体に設けられ又は嵌め込まれた形態の場合、例えば、ケース部として、軸方向に延びる断面で半割状態に形成された半円筒状の部分が一体に組み合わされる形態のケース部が実施されてもよい。これにより、ケース部の内側に対して支持部を一体に設け又は嵌め込むことが容易となる。また、ケース部に対して支持部が一体に設けられ又は嵌め込まれる形態の場合、内側軸部において軸方向溝及び周方向溝が設けられることになる。
【０１１９】
（３）前述の第１乃至第３実施形態では、支持部がボール状に形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。例えば、支持部が、円筒ころ状に形成されてもよい。
【０１２０】
（４）前述の第１実施形態では、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに内側軸部との係合が解除されるクラッチ部材を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときにケース部との係合が解除されるクラッチ部材が実施されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置、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】
【０１２２】
１ 電動アクチュエータ
２１ 電動モータ
２２ 動力伝達機構
２３ 出力部
２４ 動力切断機構
３７ ケース部
３８ 内側軸部
３９ 支持ボール（支持部）
４０ クラッチ部材（連結部材）
４１ 軸方向溝
４２ 周方向溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、航空機等、種々の分野において、各種機器を駆動するアクチュエータとして、直線方向に沿って伸縮するように変位することで各種機器を駆動する電動アクチュエータが用いられている。このような電動アクチュエータは、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備えて構成されている。このような電動アクチュエータでは、上記の動力伝達機構において、こじり或いは焼き付き等の原因によって固着状態（ジャム状態）が発生してしまうことがある。
【０００３】
上記のような固着状態の発生に備え、電動アクチュエータにおいては、固着状態が発生した場合であっても駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行できることで、駆動対象の機器の作動の信頼性を確保可能であることが重要となる。例えば、電動アクチュエータでは、固着状態が発生した電動アクチュエータとは異なる他のアクチュエータによって機器が駆動される場合に他のアクチュエータの作動を阻害せずに追従して作動可能な構造が設けられることで、機器の作動の信頼性が確保されることになる。
【０００４】
特許文献１においては、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを同軸線上で逆方向に延びるように設けられた電動アクチュエータが開示されている。そして、この電動アクチュエータでは、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのそれぞれが、ボールスクリュー機構としての動力伝達機構と電動モータとを備えて構成されている。これにより、この電動アクチュエータは、第１及び第２のアクチュエータのうちの一方のアクチュエータの動力伝達機構において固着状態が発生した場合であっても、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。即ち、第１及び第２のアクチュエータのうち固着状態が発生した一方のアクチュエータと同軸線上で逆方向に延びるように設けられた他方のアクチュエータによって、駆動対象の機器を作動させることができる。
【０００５】
また、特許文献２においては、第２実施形態として、駆動源としての電動モータ、出力部、ボールスクリュー機構としての動力伝達機構、動力伝達機構と出力部との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構、が設けられた電動アクチュエータが開示されている。この電動アクチュエータにおける上記の動力切断機構は、動力伝達機構のナット部と出力部との間における連結を切断可能な電動クラッチ機構として構成されている。
【０００６】
上記の電動クラッチ機構は、上記の駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータを備えている。そして、この電動クラッチ機構は、クラッチ駆動用電動モータの駆動力を伝達するギヤ機構、ギヤ機構とナット部と出力部との間に設けられてこれらに対する噛み合い構造及び係合構造が設けられたロッキングプレート、等の機構が更に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５２１４９７２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０１０３９２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された電動アクチュエータによると、固着状態が発生した際には、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。しかしながら、この電動アクチュエータの場合、動力伝達機構及び電動モータをそれぞれ備えるとともに同軸上で逆方向に延びるように設けられた二重のアクチュエータが必要となる。このため、機構が複雑化するとともに構造も大型化してしまうことになる。また、このことに伴い、重量の増大も招いてしまうことになる。
【０００９】
特許文献２に開示された電動アクチュエータによると、固着状態が発生した際には、前述の電動クラッチ機構が作動することで、ナット部と出力部との連結を切り離し、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することができる。しかしながら、この電動アクチュエータの場合、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータが必要となる。また、クラッチ駆動用電動モータに加え、ギヤ機構、及び前述の複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も必要となる。このため、機構が複雑化するとともに構造も大型化してしまうことになる。また、このことに伴い、重量の増大も招いてしまうことになる。
【００１０】
更に、特許文献２に開示された電動アクチュエータによると、ナット部と出力部との連結を切り離す際、ナット部と出力部との間で軸方向と平行な方向に作用している大きな荷重（軸力）に抗して、電動クラッチ機構を作動させる必要がある。このため、ナット部と出力部との連結を切り離すためには、大出力のクラッチ駆動用電動モータが必要となる。この場合、更に、構造の大型化と重量の増大を招いてしまうことになる。よって、出力が小さい小型のクラッチ駆動用電動モータの場合、ナット部と出力部との連結を切り離して駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することが難しいという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、固着状態（ジャム状態）が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置、及びその電動アクチュエータにおいて用いられる電動アクチュエータ動力切断方法、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】
【００１２】
上記目的を達成するための第１発明に係る電動アクチュエータは、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータに関する。そして、第１発明に係る電動アクチュエータは、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、電動アクチュエータにおいて、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結が切り離されていない通常の作動状態では、連結部材を介して、ケース部及び内側軸部との間で動力が伝達されている。一方、動力伝達機構における固着状態（ジャム状態）が発生した際には、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、連結部材が、ケース部及び内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断する。このとき、動力切断機構において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、ケース部及び内側軸部の一方に一体に又は嵌め込まれた支持部と、ケース部及び内側軸部の他方における周方向溝を区画する部分との間で、支持される。これにより、連結部材に上記の軸力が作用してしまうことを抑制することができる。よって、動力伝達機構において固着状態が発生した際にケース部及び内側軸部の間で生じる所定の大きさ以上のトルクが連結部材に作用し、容易に、ケース部及び内側軸部の連結が切り離されることになる。
【００１４】
連結部材がケース部及び内側軸部の連結を切り離した状態になると、ケース部及び内側軸部の間で軸方向を中心とした回転方向の相対変位が生じ、支持部が周方向溝に沿って相対変位することになる。そして、支持部は、周方向溝に沿って相対変位することで、軸方向溝に移動可能となる。これにより、支持部が軸方向に沿って相対移動可能となり、ケース部及び内側軸部が、軸方向に沿って互いに相対変位することが可能となる。よって、動力伝達機構において固着状態が発生した際には、軸力の影響をほとんど受けずに連結部材が動力伝達を切断するように作動し、ケース部及び内側軸部の軸方向の相対変位が可能な状態となる。このため、この電動アクチュエータによると、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現できることになる。
【００１５】
また、上記の構成の電動アクチュエータによると、特許文献１に開示された電動アクチュエータのように二重にアクチュエータが設けられる必要がない。更に、上記の構成の電動アクチュエータによると、特許文献２に開示された電動アクチュエータのような構造も不要となる。即ち、上記の構成の電動アクチュエータによると、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータ、ギヤ機構、複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も不要となる。よって、上記の構成の電動アクチュエータによると、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。
【００１６】
従って、上記の構成によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータを提供することができる。
【００１７】
第２発明に係る電動アクチュエータは、第１発明の電動アクチュエータにおいて、前記支持部は、ボール状に形成され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して嵌め込まれていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、支持部が、ケース部又は内側軸部に嵌め込めまれるボール状に形成される。このため、ケース部及び内側軸部の一方に保持されて他方に対して滑らかに転動又は摺動する支持部の構造を容易に形成することができる。
【００１９】
第３発明に係る電動アクチュエータは、第２発明の電動アクチュエータにおいて、前記ケース部及び前記内側軸部の一方には、前記支持部が嵌め込まれるように凹み形成された凹み部が設けられ、前記凹み部は、半球状の穴として、或いは、長穴状の溝として設けられていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、ボール状の支持部が嵌め込まれる凹み部が、半球状の穴或いは長穴状の溝として設けられる。このため、ケース部及び内側軸部の他方に対して滑らかに転動又は摺動させるようにボール状の支持部を容易に保持することができる。また、凹み部が長穴状の溝として設けられる場合は、ケース部及び内側軸部の他方に対してより滑らかに転動させるようにボール状の支持部を保持することができる。
【００２１】
第４発明に係る電動アクチュエータは、第１発明乃至第３発明のいずれかの電動アクチュエータにおいて、前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断するピン状の部材として、或いは、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに前記ケース部及び前記内側軸部のいずれかとの係合が解除されるクラッチ部材として、設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材、或いは所定の大きさ以上の負荷で連結のための係合を解除するクラッチ部材として設けられる。このため、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部及び内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００２３】
また、前述の目的を達成するための第５発明に係る電動アクチュエータ動力切断方法は、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を含む電動アクチュエータにおいて用いられ、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法に関する。そして、第５発明に係る電動アクチュエータ動力切断方法は、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に含む前記電動アクチュエータを制御する制御ステップを備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記制御ステップでは、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が前記電動モータに所定時間供給され、前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、第１発明と同様の効果を奏することができる。即ち、電動アクチュエータにおいて、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。そして、この電動アクチュエータ動力切断方法によると、制御ステップでは、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を所定時間のみ電動モータに供給することで、容易に、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。また、上記の所定時間は、ごく短い時間に設定されていてもよい。この場合であっても、連結部材に所定の大きさ以上の負荷を付与してケース部及び内側軸部の連結を切り離すことができる。尚、特許文献２に開示された電動アクチュエータの場合、仮に固着状態が誤って検知されたときであっても、クラッチ駆動用電動モータが作動するため、動力の伝達が強制的に切断されてしまうことになる。しかしながら、上記の構成によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータに供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部及び内側軸部の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【００２５】
また、前述の目的を達成するための第６発明に係る電動アクチュエータ動力切断装置は、回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、を含む電動アクチュエータを備え、前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断装置に関する。そして、第６発明に係る電動アクチュエータ動力切断装置は、前記電動アクチュエータに設けられ、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構と、前記電動アクチュエータを制御する制御部と、を更に備え、前記動力切断機構は、中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、を含み、前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、前記制御部は、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を前記電動モータに所定時間供給し、前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、第１発明と同様の効果を奏することができる。即ち、電動アクチュエータにおいて、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる。そして、この電動アクチュエータ動力切断装置によると、制御部の制御に基づいて、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が所定時間のみ電動モータに供給されることで、容易に、ナット部及びスクリュー部のうちの回転部と電動モータとの間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。また、上記の所定時間は、ごく短い時間に設定されていてもよい。この場合であっても、連結部材に所定の大きさ以上の負荷を付与してケース部及び内側軸部の連結を切り離すことができる。また、上記の構成によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータに供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部及び内側軸部の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置、及びその電動アクチュエータにおいて用いられる電動アクチュエータ動力切断方法、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータにおける動力切断装置の平面図及び斜視図である。
【図３】図２に示す動力切断機構の側面図及び断面図である。
【図４】図２に示す動力切断機構の平面図及び断面図であって一部切り欠き状態で示す図である。
【図５】図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構を示す斜視図である。
【図６】図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構を示す側面図及び断面図である。
【図７】図４に示す動力切断機構における内側軸部に設けられた凹み部の形状と変形例に係る凹み部の形状とを示す模式図である。
【図８】図１に示す電動アクチュエータ動力切断装置の作動を説明するためのフロー図である。
【図９】図４に示す動力切断機構が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構の平面図及び断面図である。
【図１０】図５に示す動力切断機構が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構の斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電動アクチュエータにおける動力切断装置の平面図及び斜視図である。
【図１２】図１１に示す動力切断機構の側面図及び断面図である。
【図１３】図１１に示す動力切断機構の平面図及び側面図であって一部切り欠き状態で示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る電動アクチュエータにおける動力切断機構の側面図及び斜視図であって、一部切り欠き状態で示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る電動アクチュエータと、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置と、を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。尚、本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置に関して広く適用することができるものである。また、本実施形態は、各種機器を駆動する電動アクチュエータに関して広く用いることができる。例えば、本実施形態は、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体に設置された機器を駆動するための電動アクチュエータ、その電動アクチュエータを用いる電動アクチュエータ動力切断方法、その電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置として実施することができる。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動アクチュエータ１と、その電動アクチュエータ１を備える電動アクチュエータ動力切断装置１０と、を示す模式図である。図１に示す電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０は、例えば、航空機に設置される機器としての動翼を駆動するための電動アクチュエータ、及びその電動アクチュエータを備える電動アクチュエータ動力切断装置として用いられる。
【００３１】
図１の模式図に示すように、電動アクチュエータ１は、ハウジング２０、電動モータ２１、動力伝達機構２２、出力部２３、動力切断機構２４、位置検出器２５、等を備えて構成されている。この電動アクチュエータ１は、固定側の機器にハウジング２０が設置され、可動側の機器に出力部２３が連結される。そして、ハウジング２０に対して出力部２３が直線方向に沿って伸縮するように変位することで可動側の機器を駆動する。例えば、電動アクチュエータ１が航空機の動翼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、ハウジング２０が翼に対して揺動自在に設置され、出力部２３が動翼に対して揺動自在に設置される。そして、ハウジング２０に対して出力部２３が直線方向に沿って伸縮するように変位することで動翼が揺動するように駆動される。
【００３２】
電動モータ２１は、電流が供給されることで回転方向の駆動力を発生させる駆動源として設けられている。そして、電動モータ２１は、ハウジング２０に設置され、ステータ２６、ステータ２６に対して回転するロータ２７、ステータ２６に対するロータ２６の回転数を検出する回転数検出器として設けられたレゾルバ２８、等を備えて構成されている。また、電動モータ２１は、正逆回転可能動作が可能であって、後述する制御ユニット３４のアクチュエータコントローラ３６からの指令に基づいてフィードバック制御が行われる。
【００３３】
動力伝達機構２２は、同軸心を中心として互いに相対回転可能に設けられたナット部２９及びスクリュー部３０と、ナット部２９及びスクリュー部３０の間に配置される複数のボール３１と、を備えて構成されている。即ち、本実施形態では、動力伝達機構２２は、ボールスクリュー機構として設けられ、複数のボール３１が、ナット部２９の内周に設けられたネジ溝とスクリュー部３０の外周に設けられたネジ溝との間で転動しながら循環するように構成されている。
【００３４】
そして、スクリュー部３０は、軸受３２によってハウジング２０に対して回転自在に支持されてロータ２７とともに回転する後述の動力切断機構２４とともに回転自在に支持されている。一方、ナット部２９は、ハウジング２０に対してスライド移動自在に支持されている。これにより、動力伝達機構２２は、ナット部２９及びスクリュー部３０が相対回転することで、電動モータ２１の回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達するように構成されている。
【００３５】
また、本実施形態では、スクリュー部３０がその軸心を中心として回転することでナット部２９がその軸方向と平行に変位する。即ち、本実施形態の動力伝達機構２２では、ナット部２９及びスクリュー部３０のうち直線方向に変位する直線変位部をナット部２９が構成している。そして、ナット部２９及びスクリュー部３０のうち電動モータ２１の回転が伝達されて回転する回転部をスクリュー部３０が構成している。
【００３６】
尚、動力伝達機構２２は、ナット部及びスクリュー部が相対回転することで電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する機構であればよく、ボールスクリュー機構以外の機構として構成されていてもよい。例えば、アクメスクリュー機構、或いは、ローラスクリュー機構として構成されていてもよい。
【００３７】
出力部２３は、本実施形態における直線変位部であるナット部２９とともに変位して直線方向の駆動力を出力する部分として設けられている。即ち、出力部２３は、電動モータ２１が作動してその回転方向の駆動力を動力伝達機構２２が直線方向に変換することで、ナット部２９とともにハウジング２０に対して直線方向に変位し、直線方向の駆動力を連結された駆動対象の機器に対して出力する。尚、出力部２３は、ナット部２９と一体に形成されていてもよく、また、ナット部２９に対して直接に或いは他の部材を介して固定されていてもよい。
【００３８】
また、出力部２３には、ロードセンサ３３が設置されている。ロードセンサ３３は、例えば、歪ゲージを備え、出力部２３に作用している荷重の値を電気信号として検出するように構成されている。ロードセンサ３３にて出力部２３に作用する荷重の値として検出された電気信号である荷重信号Ｓ１は、後述する制御ユニット３４におけるアクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００３９】
位置検出器２５は、本体ケース２５ａ及びこの本体ケース２５ａに対して変位するプローブ２５ｂを有し、本体ケース２５ａに対するプローブ２５ｂの相対位置を検出する機構として設けられている。本体ケース２５ａは、ハウジング２０に設置され、内部に１次側及び２次側のコイルが設けられている。プローブ２５ｂは、出力部２３に対して取り付けられて出力部２３とともに変位するように設けられている。また、プローブ２５ｂには、本体ケース２５ａのコイルの内側で相対変位する可動鉄心が設けられている。上記の構成より、位置検出器２５は、ハウジング２０に対する出力部２３の変位量を検出するように構成されている。
【００４０】
尚、位置検出器２５においては、１次側のコイルが励磁された状態で可動鉄心が変位することで２次側のコイルで発生した誘起電圧に基づく信号が位置検出信号Ｓ２として出力される。そして、この出力された位置検出信号Ｓ２は、後述する制御ユニット３４におけるアクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００４１】
動力切断機構２４は、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な機構として設けられている。以下、動力切断機構２４の構造について詳しく説明する。
【００４２】
図２は、動力切断機構２４の平面図（図２（ａ））及び斜視図（図２（ｂ））である。図３は、動力切断機構２４の側面図（図３（ａ））及び動力切断機構２４について図３(ａ)のＡ−Ａ線矢視方向から見た断面図（図３（ｂ））である。図４は、動力切断機構２４の平面図（図４（ａ））及び動力切断機構２４について図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面図（図４（ｂ））であって、一部切り欠き状態で示す図である。図５は、図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構２４を示す斜視図である。図６は、図４に示す一部切り欠き状態の動力切断機構２４を示す側面図（図６（ａ））及びその動力切断機構について図６（ａ）のＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面図（図６（ｂ））である。
【００４３】
尚、図２乃至図６は、動力切断機構２４の構造を模式的に示している。そして、図２乃至図６においては、構造を明瞭に示す観点から、動力切断機構２４における一部構成要素の図示と、断面状態を示す斜線のハッチングの一部の図示とが、適宜省略されている。また、図２乃至図６は、動力切断機構２４におけるスクリュー部３０に対して固定される部分の図示と電動モータ２１に対して固定される部分の図示とが省略され、模式化されている。
【００４４】
図１乃至図６に示す動力切断機構２４は、ケース部３７、内側軸部３８、複数の支持ボール３９、クラッチ部材４０、等を備えて構成されている。
【００４５】
ケース部３７は、中空で筒状の部分を有し、電動モータ２１のロータ２７に対して固定されている。尚、前述の通り、図２乃至図６では、ケース部３７において電動モータ２１に対して固定される部分の構造の図示が省略されている（図９及び図１０においても同様）。そして、ケース部３７は、軸受３２を介して、ハウジング２０に対して回転自在に支持されている（図１を参照）。
【００４６】
内側軸部３８は、軸状の部分を有し、ケース部３７の内側に設置されるとともに、本実施形態における回転部であるスクリュー部３０に対して固定されている。本実施形態では、円筒軸状に形成された内側軸部３８が例示されている。尚、前述の通り、図２乃至図６では、内側軸部３８においてスクリュー部３０に対して固定される部分の構造の図示が省略されている（図９及び図１０においても同様）。
【００４７】
支持ボール３９は、複数設けられ、ケース部３７及び内側軸部３８の間においてケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置された本実施形態における支持部を構成している。そして、支持ボール３９は、内側軸部３９の外周の側面に対して嵌め込まれるとともに、ケース部３７に対して摺動可能に設置されている。尚、図２及び図３では、支持ボール３９の図示が省略されている。
【００４８】
ここで、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９がケース部３７に対して摺動可能に設置される構成について更に詳しく説明する。支持ボール３９は、ボール状に形成され、内側軸部３８の側面の外周方向に沿って複数嵌め込まれている。また、本実施形態では、複数の支持ボール３９は、内側軸部３８の外周に対して、内側軸部３８の軸方向においても二段に亘って嵌め込まれている。
【００４９】
そして、内側軸部３８の外周の側面には、支持ボール３９がそれぞれ嵌め込まれるように凹み形成された複数の凹み部４６が設けられている。凹み部４６は、半球状の穴として設けられている。凹み部４６は、支持ボール３９の数と同数設けられており、内側軸部３８の外周に沿って設けられるとともに、内側軸部３８の軸方向においても二段に亘って設けられている。
【００５０】
図７は、凹み部４６の形状と変形例に係る凹み部（４７、４８）の形状とを示す模式図である。図７（ａ）は、凹み部４６について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｂ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４６及び支持ボール３９を示す断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、凹み部４６は、半球状の穴として設けられ、この半球状の穴にボール状の支持ボール３９が嵌め込まれている。
【００５１】
図７（ｃ）は、変形例に係る凹み部４７について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｄ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４７及び支持ボール３９を示す断面図である。また、図７（ｅ）は、変形例に係る凹み部４８について内側軸部３８の径方向の外側から見た図であり、図７（ｆ）は、内側軸部３８の軸方向と平行な断面における凹み部４８及び支持ボール３９を示す断面図である。尚、変形例を示す図７（ｄ）及び図７（ｆ）では、本実施形態と同様に構成される要素である内側軸部３８及び支持ボール３９の断面については同一の符号を付している。
【００５２】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す凹み部４７と、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示す凹み部４８とは、いずれも、半球状の穴ではなく、長穴状の溝として設けられている。支持ボール３９は、長穴状の溝としての凹み部（４７、４８）に、転動可能な状態で嵌め込まれている。そして、支持ボール３９は、内側軸部３８の外周における長穴状の溝としての凹み部（４７、４８）に転動可能に嵌め込まれることで、ケース部３７に対して転動可能に設置されている。
【００５３】
また、凹み部４７は、長穴状に延びる方向における端部が滑らかに円弧状に延びる曲面として形成されている。一方、凹み部４８は、長穴状に延びる方向における端部が平坦な端面として形成されている。尚、半球状の穴として設けられた凹み部４６の径寸法が支持ボール３９の径寸法よりも適宜大きく設定されていることで、凹み部４６に支持ボール３９が転動可能に嵌め込まれ、この支持ボール３９がケース部３７に対して転動可能に設置されていてもよい。
【００５４】
また、ケース部３７の内周には、複数の軸方向溝４１と複数の周方向溝４２とが設けられている。各軸方向溝４１は、支持ボール３９が摺動可能であってケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と平行に延びる溝として設けられている。軸方向溝４１におけるケース部３７及び内側軸部３８の軸方向と垂直な断面は、半円弧状に形成されている。そして、複数の軸方向溝４１は、ケース部３７の周方向に沿って並んで設けられている。これにより、複数の軸方向溝４１は、複数の支持ボール３９が摺動可能なスプライン溝状に設けられている。尚、軸方向溝４１における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、支持ボール３９の径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
【００５５】
周方向溝４２は、支持ボール３９が摺動可能であってケース部３７及び内側軸部３８の周方向に沿って延びる溝として設けられている。周方向溝４２におけるケース部３７及び内側軸部３８の周方向と垂直な断面（即ち、径方向及び軸方向に平行な断面）は、半円弧状に形成されている。そして、周方向溝４２は、内側軸部３８の外周において軸方向に二段に亘って設置された支持ボール３９に対応して、ケース部３７の内周において軸方向に二段に亘って設けられている。尚、周方向溝４２における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、支持ボール３９の径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
【００５６】
上記のように軸方向溝４１及び周方向溝４２が設けられているため、後述するクラッチ部材４０によるケース部３７と内側軸部３８との連結が解除された状態では、支持ボール３９が軸方向溝４１又は周方向溝４２に沿って摺動して変位可能に構成されている。これにより、クラッチ部材４０による上記の連結が解除された状態では、内側軸部３８は、ケース部３７に対して軸方向に沿って直線的に変位可能に、又はケース部３７に対して周方向に沿って回転可能に、構成されている。
【００５７】
次に、クラッチ部材４０の構成について説明する。クラッチ部材４０は、ケース部３７と内側軸部３８とを連結する本実施形態における連結部材を構成している。クラッチ部材４０は、ケース部３７の側面に向かって開口するとともにケース部３７を径方向に貫通するクラッチ設置穴４５に設置されている。クラッチ設置穴４５は、ケース部３７の周方向に沿って複数設けられており、本実施形態では、ケース部３７の周方向において等角度間隔に８個のクラッチ設置穴４５が設けられた形態が例示されている。そして、ケース部３７においては、クラッチ部材４０も複数設置されており、８個のクラッチ設置穴４５のうちの一部又は全部に設置されている。例えば、ケース部３７の周方向において等角度間隔に２個或いは４個のクラッチ部材４０が、２個或いは４個のクラッチ設置穴４５に設置されている。尚、図２及び図３では、クラッチ部材４０の図示が省略されている。
【００５８】
また、各クラッチ部材４０は、クラッチ軸４０ａとクラッチボール４０ｂとを備えて構成されている。クラッチ軸４０ａは、クラッチ設置穴４５において、ケース部３７の径方向に沿って延びるように設置されている。また、クラッチ軸４０ａは、円柱軸状の部分とその軸方向における中途において径方向にフランジ状に張り出した円盤状の部分とを備えて構成されている。そして、クラッチ設置孔４５に設置されたクラッチ軸４０ａは、上記の円盤状の部分において、コイルバネ等の弾性部材として構成されたクラッチバネによって、ケース部３７の径方向の内側に向かって付勢されている。尚、図４乃至図６では、クラッチ設置孔４５に設置されたクラッチ部材４０のみが図示されており、クラッチバネの図示が省略されている。
【００５９】
また、クラッチ設置穴４５におけるケース部３７の径方向内側の領域の穴の径寸法は、クラッチ軸４０ａの円柱軸状の部分の径寸法に対応して設定されている。一方、クラッチ設置穴４５におけるケース部３７の径方向外側の領域の穴の径寸法は、クラッチ軸４０ａの円盤状の部分の径寸法に対応して設定されている。このように、クラッチ設置穴４５は、ケース部３７の径方向内側に向かって段状に縮径した穴として形成されている。これにより、ケース部３７の径方向内側に向かってクラッチバネによって付勢されるクラッチ軸４０ａのケース部３７の内側への突出位置が位置決めされている。
【００６０】
また、クラッチボール４０ｂは、球状の部材として設けられており、クラッチ軸４０ａにおけるケース部３７の径方向内側における端部と内側軸部３８の外周の側面との間で、ケース部３７の内周から一部が露出した状態で設置されている。これにより、クラッチボール４０ｂは、クラッチバネによって付勢されたクラッチ軸４０ａによって、内側軸部３８の外周の側面に押し付けられている。
【００６１】
また、内側軸部３８の側面には、外周方向に沿って複数のクラッチ用穴４３が凹み形成されている。各クラッチ用穴４３は、クラッチボール４０ｂの径寸法に対応した径寸法の半球状の穴として設けられ、ケース部３７の内周から露出したクラッチボール４０ａに係合可能に設けられている。クラッチボール４０ｂがクラッチ用穴４３に係合している状態では、ケース部３７と内側軸部３８とが、連結部材であるクラッチ部材４０によって連結されている。
【００６２】
クラッチボール４０ｂがクラッチ穴用４３に係合してケース部３７と内側軸部３８とが連結された状態では、ケース部３７と内側軸部３８とが一体に回転するため、電動モータ２１のロータ２７から伝達された回転方向の駆動力が、動力伝達機構２２のスクリュー部３０に伝達されることになる。これにより、ケース部３７及び回転軸部３８を介して、ロータ２７とスクリュー部３０とが一体に回転することになる。
【００６３】
また、図４乃至図６に示すように、クラッチ部材４０によってケース部３７と内側軸部３８とが連結された状態では、内側軸部３８に嵌め込まれた各支持ボール３９は、ケース部３７の内周における周方向溝４２を区画する部分に対して、内側軸部３８及びケース部３７の軸方向と平行な方向において当接して支持されている。これにより、動力切断機構２４において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９と、ケース部３７における周方向溝４２を区画する部分との間で、支持される。
【００６４】
一方、クラッチ部材４０は、動力伝達機構２２において固着状態が発生し、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときには、内側軸部３８の外周の側面によってクラッチバネの付勢力に抗してクラッチボール４０ｂが押し戻される。このとき、クラッチ部材４０は、クラッチボール４０ｂのクラッチ用穴４３に対する係合が外れるように構成されている。即ち、上記の場合には、クラッチバネの付勢力に抗してクラッチ部材４０がケース部３７の径方向外側に変位し、クラッチ部材４０と内側軸部３８との係合が解除される。これにより、クラッチ部材４０は、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断するように構成されている。
【００６５】
また、内側軸部３８の外周の側面には、内側軸部３８の軸方向と平行に延びる複数のクラッチ用溝４４が設けられている。各クラッチ用溝４４は、クラッチボール４０ｂが摺動又は転動可能な溝として設けられている。クラッチ用溝４４における内側軸部３８の軸方向と垂直な断面は、半円弧状に形成されている。尚、クラッチ用溝４４における半円弧状の断面における径寸法は、例えば、クラッチボール４０ｂの径寸法よりも僅かに大きく設定されている。そして、クラッチ用溝４４は、内側軸部３８の周方向に沿ってクラッチ用穴４３と交互に並んで設けられている。これにより、動力伝達機構２２において固着状態が発生してケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、クラッチボール４０ｂのクラッチ用穴４３に対する係合が外れたときに、クラッチボール４０ｂがクラッチ用溝４４に嵌まり込むことになる。そして、クラッチ部材４０は、クラッチ用溝４４に沿って、内側軸部３８の外周に対して相対変位が可能となる。
【００６６】
次に、電動アクチュエータ動力切断装置１０について説明する。電動アクチュエータ動力切断装置１０は、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断するように構成されている。そして、図１に示すように、電動アクチュエータ動力切断装置１０は、上述した電動アクチュエータ１に加え、電動アクチュエータ１０を制御する本実施形態の制御部である制御ユニット３４を更に備えて構成されている。
【００６７】
制御ユニット３４には、ドライバ３５とアクチュエータコントローラ３６とが備えられている。ドライバ３５は、アクチュエータコントローラ３６からの指令に基づいて、図示が省略された電源から電動モータ２１へ供給する電流と、電動モータ２１の回転数と、を制御し、電動モータ２１を駆動する。アクチュエータコントローラ３６は、ドライバ３５を介して、電動アクチュエータ１の作動を制御する。尚、アクチュエータコントローラ３６が制御部を構成していてもよい。即ち、ドライバ３５が含まれない構成で制御部が構成されてもよい。
【００６８】
アクチュエータコントローラ３６は、図示が省略された上位のコンピュータからの指令信号に基づいて、電動アクチュエータ１を制御する。これにより、上位のコンピュータからの指令基づいて、電動アクチュエータ１が駆動する機器の動作が制御されることになる。また、アクチュエータコントローラ３６には、位置検出器２５から送信される前述の位置検出信号Ｓ２が入力されることに加え、電動モータ２１のレゾルバ２８にてロータ２６の回転数の値として検知された回転数信号Ｓ４がレゾルバ２８から送信されて入力される。そして、アクチュエータコントローラ３６は、位置検出信号Ｓ２と回転数信号Ｓ４とに基づいて、ドライバ３５を介して電動モータ２１の回転数を制御し、出力部２３のハウジング２０に対する位置のフィードバック制御を行う。
【００６９】
また、アクチュエータコントローラ３６には、ロードセンサ３３から送信される前述の荷重信号Ｓ１が入力されることに加え、ドライバ３５から電動モータ２１に対して供給される電流の電流値として検出される電流値信号Ｓ３も入力される。電流値信号Ｓ３は、例えば、ドライバ３５と電動モータ２１とを接続する駆動線（図示を省略）に流れる電流の電流値を検出する電流センサ（図示を省略）にて検出され、アクチュエータコントローラ３６に送信される。
【００７０】
そして、アクチュエータコントローラ３６は、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて、動力伝達機構２２におけるこじり或いは焼き付き等の原因による固着状態（ジャム状態）が発生しているか否かを検知する。例えば、アクチュエータコントローラ３６は、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて、出力部２３に作用した荷重の値と電動モータ２１に供給された電流の電流値とを比較判断し、固着状態の発生の有無を検知する。更に、具体的には、例えば、アクチュエータコントローラ３６は、電動モータ２１の供給された電流の電流値が所定の値よりも大きいにも関わらず、出力部２３に作用した荷重の値が所定の値よりも小さい場合には、動力伝達機構２２における固着状態の発生を検知するように構成されている。
【００７１】
また、アクチュエータコントローラ３６は、動力伝達機構２２における固着状態が検知されたときには、一旦、電動モータ２１に対して供給する電流の電流値の上限を設定する電流リミッタを解除する。そして、アクチュエータコントローラ３６は、電動アクチュエータ１の作動時（即ち、出力部２３のハウジング２０に対する位置を制御する通常の作動時）における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクである過大トルクを発生可能な電流を電動モータ２１に対して所定時間供給する。この所定時間は、ごく短い瞬間的な時間として設定されてもよい。
【００７２】
上記により、上限トルク値を超える過大トルクが電動モータ２１から出力されることで、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用する。これにより、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断することになる。
【００７３】
次に、本実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法と、電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０の作動とについて説明する。本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法は、電動アクチュエータ１において用いられ、本実施形態の回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する方法として構成されている。そして、電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータ動力切断装置１０が作動することで、本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法が実施されることになる。
【００７４】
図８は、電動アクチュエータ動力切断装置１０の作動を説明するためのフロー図である。また、図８のフロー図に示す処理は、本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法における制御ステップを構成している。即ち、図８に示す処理は、電動アクチュエータ１を制御することで動力切断機構２４において動力の伝達を切断する、本実施形態の制御ステップを構成している。
【００７５】
図８に示す処理は、アクチュエータコントローラ３６による電動アクチュエータ１の制御の際に、例えば、アクチュエータコントローラ３６における所定の演算周期ごとに、繰り返し実行される。図８に示す処理は、固着状態検知ステップＳ１０１、電流リミッタ解除ステップＳ１０２、過大トルク生成ステップＳ１０３、クラッチ作動ステップＳ１０４、を備えて構成されている。
【００７６】
そして、図８に示す処理が開始されると、まず、固着状態検知ステップＳ１０１が実行される。固着状態検知ステップＳ１０１では、アクチュエータコントローラ３６において、荷重信号Ｓ１と電流値信号Ｓ３とに基づいて動力伝達機構２２における固着状態の発生の有無が判断される。そして、固着状態が発生していないと判断されると（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、図８に示す処理は一旦終了される。一方、固着状態の発生が検知されると（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、電流リミッタ解除ステップＳ１０２が実行され、一旦、電動モータ２１に対して供給される電流の電流値の上限を設定する電流リミッタが解除される。
【００７７】
電流リミッタ解除ステップＳ１０２が実行されると、次いで、過大トルク生成ステップＳ１０３が実行される。この過大トルク生成ステップＳ１０３では、電動アクチュエータ１の作動時における上限のトルクとして設定された上限トルク値を超える過大トルクを発生可能な電流が電動モータ２１に所定時間供給される。これにより、電動モータ２１において過大トルクが生成される。
【００７８】
過大トルク生成ステップＳ１０３が実行されると、これに伴って、クラッチ作動ステップＳ１０４も実行されることになる。このクラッチ作動ステップＳ０１４では、上限トルク値を超える過大トルクが電動モータ２１から出力されることで、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用することになる。そして、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。これにより、図８に示す処理が終了することになる。
【００７９】
ここで、クラッチ作動ステップＳ１０４が実行された際における電動アクチュエータ１の動力切断機構２４の作動について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、動力切断機構２４が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構２４の平面図（図９（ａ））及び断面図（図９（ｂ））である。図１０は、動力切断機構２４が作動して動力が切断された状態を示す動力切断機構２４の斜視図である。尚、図９は、図４に対応した図として一部切り欠き状態で図示されており、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面図である。また、図１０は、図５に対応した図として一部切り欠き状態で図示されている。
【００８０】
図９及び図１０に示すように、クラッチ作動ステップＳ１０４が実行された状態では、クラッチ部材４０と内側軸部３８のクラッチ用穴４３との係合が解除され、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が解除されている。そして、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が解除されると、前述の過大トルクが電動モータ２１から伝達されたケース部３７が内側軸部３８に対して回転する。このとき、内側軸部３８はケース部３７とともに回転せず、支持ボール３９がケース部３７の内周に対して周方向溝４２に沿って摺動して相対変位することになる。
【００８１】
そして、内側軸部３８に対してケース部３７が所定角度回転した段階で、内側軸部３８のクラッチ用溝４４に対応する位置において、クラッチ部材４０がクラッチバネによってケース部３７の内側に突出し、クラッチ部材４０がクラッチ用溝４４に対して嵌まり込むことになる。更に、動力伝達機構２２は、上記の状態においては、各支持ボール３９がケース部３７の内周の各軸方向溝４１に対応する位置に位置するように構成されている。これにより、各支持ボール３９が各軸方向溝４１に沿ってケース部３７の軸方向と平行な方向に摺動して変位自在な状態となる。また、この状態では、クラッチ部材４０は、クラッチ用溝４４に沿って内側軸部３８の軸方向と平行な方向に摺動して相対変位自在な状態となっている。
【００８２】
上述のように、動力伝達機構２２におけるケース部３７と内側軸部３８との連結が切り離されて動力の伝達が切断された状態（図９及び図１０に示す状態）では、支持ボール３９が嵌め込まれた内側軸部３８は、ケース部３７に対して軸方向と平行な方向に移動自在な状態となる。このため、電動アクチュエータ１は、出力部２３が連結された機器が、固着状態が発生した電動アクチュエータ１とは異なる他のアクチュエータによって駆動される場合に、他のアクチュエータの作動を阻害せずに追従して作動可能となる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によると、電動アクチュエータ１において、回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間の駆動力の伝達経路の連結が切り離されていない通常の作動状態では、クラッチ部材４０を介して、ケース部３７及び内側軸部３８との間で動力が伝達されている。一方、動力伝達機構２２における固着状態が発生した際には、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、クラッチ部材４０が、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する。このとき、動力切断機構２４において軸方向と平行な方向に作用している荷重（軸力）は、内側軸部３８に嵌め込まれた支持ボール３９と、ケース部３７における周方向溝４２を区画する部分との間で、支持される。これにより、クラッチ部材４０に上記の軸力が作用してしまうことを抑制することができる。よって、動力伝達機構２２において固着状態が発生した際にケース部３７及び内側軸部３８の間で生じる所定の大きさ以上のトルクがクラッチ部材４０に作用し、容易に、ケース部３７及び内側軸部３８の連結が切り離されることになる。
【００８４】
クラッチ部材４０がケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離した状態になると、ケース部３７及び内側軸部３８の間で軸方向を中心とした回転方向の相対変位が生じ、支持ボール３９が周方向溝４２に沿って相対変位することになる。そして、支持ボール３９は、周方向溝４２に沿って相対変位することで、軸方向溝４１に移動可能となる。これにより、支持ボール３９が軸方向に沿って相対移動可能となり、ケース部３７及び内側軸部３８が、軸方向に沿って互いに相対変位することが可能となる。よって、動力伝達機構２２において固着状態が発生した際には、軸力の影響をほとんど受けずにクラッチ部材４０が動力伝達を切断するように作動し、ケース部３７及び内側軸部３８の軸方向の相対変位が可能な状態となる。このため、この電動アクチュエータ１によると、駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現できることになる。
【００８５】
また、電動アクチュエータ１によると、特許文献１に開示された電動アクチュエータのように二重にアクチュエータが設けられる必要がない。更に、電動アクチュエータ１によると、特許文献２に開示された電動アクチュエータのような構造も不要となる。即ち、電動アクチュエータ１によると、駆動源としての電動モータとは別個のクラッチ駆動用電動モータ、ギヤ機構、複雑な形状を有するロッキングプレート、等の機構も不要となる。よって、電動アクチュエータ１によると、機構の簡素化及び構造を小型化を図ることができる。
【００８６】
従って、本実施形態によると、固着状態が発生した際に駆動対象の機器の作動を許容可能な状態に移行することを容易に実現でき、更に、機構の簡素化及び構造の小型化を図ることができる、電動アクチュエータ１を提供することができる。
【００８７】
また、本実施形態によると、支持部である支持ボール３９が、内側軸部３８に嵌め込めまれるボール状に形成される。このため、内側軸部３８に保持されてケース部３７に対して滑らかに摺動する支持部の構造を容易に形成することができる。
【００８８】
また、本実施形態によると、ボール状の支持部である支持ボール３９が嵌め込まれる凹み部４６が、半球状の穴として設けられる。このため、ケース部３７に対して滑らかに摺動させるように支持ボール３９を容易に保持することができる。また、長穴状の溝として設けられる凹み部（４７、４８）の場合は、ケース部３７に対してより滑らかに転動させるように支持ボール３９を保持することができる。
【００８９】
また、本実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で連結のための係合を解除するクラッチ部材４０として設けられる。このため、ケース部３７及び内側軸部３８の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７及び内側軸部３８の連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００９０】
また、電動アクチュエータ動力切断装置１０及び本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法によると、固着状態検知時に上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が所定時間のみ電動モータ２１に供給されることで、容易に、回転部であるスクリュー部３０と電動モータ２１との間の駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断することができる。
【００９１】
また、電動アクチュエータ動力切断装置１０及び本実施形態の電動アクチュエータ動力切断方法によると、仮に固着状態が誤って検知され、上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が電動モータ２１に供給された場合であっても、実際に固着状態が発生していなければ、ケース部３７及び内側軸部３８の間の連結は切り離されず、動力の伝達が誤って切断されてしまうことも防止できる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第２実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第２実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第２実施形態の電動アクチュエータを含む第２実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第２実施形態は、電動アクチュエータの動力切断機構における連結部材の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第２実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータの動力切断機構の連結部材の形態のみを説明する。
【００９３】
図１１は、第２実施形態に係る電動アクチュエータの動力切断機構２４ａの平面図（図１１（ａ））及び斜視図（図１１（ｂ））である。図１２は、動力切断機構２４ａの側面図（図１２（ａ））及び動力切断機構２４ａについて図１２(ａ)のＥ−Ｅ線矢視方向から見た断面図（図１２（ｂ））である。図１３は、一部切り欠き状態で示す動力切断機構２４ａの平面図（図１３（ａ））及び図１３(ａ)に示す動力切断機構２４ａについてＦ−Ｆ線矢視方向から見た側面図（図１３（ｂ））である。尚、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１１乃至図１３において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【００９４】
図１１乃至図１３に示すように、動力切断機構２４ａにおいては、ケース部３７ａと内側軸部３８ａとを連結する連結部材が、シャーピン４９として設けられている。シャーピン４９は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断する円柱ピン状の部材として設けられている。また、シャーピン４９には、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断し易いように、側面の周方向に沿って溝状に延びるように凹み形成或いは切り欠き形成されたくびれ部分が設けられている。
【００９５】
また、シャーピン４９は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの径方向に沿って、ケース部３７ａから内側軸部３８ａに亘って延びるように設置されている。そして、シャーピン４９は、ケース部３７ａに対して一方の端部側が保持されるとともに、内側軸部３８ａに対して他方の端部側が係合するように、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａに対して嵌め込まれて設置されている。尚、前述のくびれ部分は、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの径方向において、ケース部３７ａの内周と内側軸部３８ａの外周とが摺接する位置に対応して配置されている。
【００９６】
また、ケース部３７ａは、クラッチ設置穴４５が設けられておらずに１つのシャーピン設置穴４５ａが設けられている点において、第１実施形態のケース部３７と異なっている。シャーピン設置穴４５ａは、ケース部３７ａの径方向に貫通する穴として設けられ、嵌め込まれたシャーピン４９を保持可能な径寸法の穴を含んで構成されている。
【００９７】
また、内側軸部３８ａは、クラッチ用穴４３及びクラッチ用溝４４が設けられておらずに１つのシャーピン用穴５０が設けられている点において、第１実施形態の内側軸部３８と異なっている。シャーピン用穴５０は、ケース部３７ａに保持されてケース部３７ａの径方向内側に突出したシャーピン４９の端部が嵌め込まれてシャーピン４９に係合する穴として設けられている。
【００９８】
上述した第２実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によると、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、第２実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材であるシャーピン４９として設けられる。このため、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７ａ及び内側軸部３８ａの連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【００９９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第３実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第３実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第３実施形態の電動アクチュエータを含む第３実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第３実施形態は、電動アクチュエータの動力切断機構における連結部材の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第３実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータの動力切断機構の連結部材の形態のみを説明する。
【０１００】
図１４は、第３実施形態に係る電動アクチュエータの動力切断機構２４ｂの側面図（図１４(ａ)）及び斜視図（図１４（ｂ））であって、一部切り欠き状態で示す図である。尚、第３実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１４において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１０１】
図１４に示すように、動力切断機構２４ｂにおいては、ケース部３７ｂと内側軸部３８ｂとを連結する連結部材が、シャーピン５３として設けられている。シャーピン５３は、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断する円柱ピン状の部材として設けられている。
【０１０２】
また、ケース部３７ｂは、クラッチ設置穴４５が設けられていない点と内側軸部３８ｂに対して連結されるケース側連結部５１が更に設けられている点とにおいて、第１実施形態のケース部３７と異なっている。ケース側連結部５１は、ケース３７ｂにおける軸方向溝４１及び周方向溝４２が設けられるケース本体部分に対して軸方向に直列に配置されている。そして、このケース側連結部５１は、上記のケース本体部分に対して一体に設けられた円筒状の部分として構成されている。
【０１０３】
また、内側軸部３８ｂは、クラッチ用穴４３及びクラッチ用溝４４が設けられていない点とケース部３７ｂに対して連結される軸側連結部５２が更に設けられている点とにおいて、第１実施形態の内側軸部３８と異なっている。軸側連結部５２は、内側軸部３８ｂにおける支持ボール３９が嵌め込まれる軸本体部分に対して軸方向に直列に配置されている。そして、この軸側連結部５２は、上記の軸本体部分に対して一体に設けられた軸状の部分として構成されている。また、軸側連結部５２は、ケース側連結部５１の内側に設置されている。更に、シャーピン５３による連結が切断されている状態では、軸側連結部５２の外周は、ケース側連結部５１の内周に対して、軸方向及び周方向に摺動自在に配置されている。
【０１０４】
そして、シャーピン５３は、ケース側連結部５１及び軸側連結部５２の直径方向に沿って延びるとともに、ケース側連結部５１から軸側連結部５２を経て更にもう一度ケース側連結部５１に亘って貫通するように設置されている。また、シャーピン５３は、軸側連結部５２に対して中央部分が保持されるとともに、ケース側連結部５１に対して両端部分が係合するように、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂに対して嵌め込まれて設置されている。
【０１０５】
上述した第３実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によると、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、第３実施形態によると、連結部材が、所定の大きさ以上の負荷で破断するピン状の部材であるシャーピン５３として設けられる。このため、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、ケース部３７ｂ及び内側軸部３８ｂの連結を切り離して動力の伝達を切断する連結部材を簡素な構造で実現することができる。
【０１０６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第４実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第４実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第４実施形態の電動アクチュエータを含む第４実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第４実施形態は、電動アクチュエータにおける電動モータと動力切断機構とが連結される形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第４実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータにおける電動モータと動力切断機構とが連結される形態のみを説明する。
【０１０７】
図１５は、本発明の第４実施形態に係る電動アクチュエータ２と、その電動アクチュエータ２を備える電動アクチュエータ動力切断装置１１と、を示す模式図である。尚、第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１５において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１０８】
図１５に示すように、電動アクチュエータ２及び電動アクチュエータ動力切断装置１１においては、電動モータ２１と動力切断機構２４とが、ギヤ部５４を介して連結されている。ギヤ部５４は、例えば、複数のスパーギヤを備えた減速機構として構成されている。そして、ギヤ部５４における小径のピニオンギヤが電動モータ２１のロータ２７に対して固定され、上記の小径のピニオンギヤに噛み合う大径のスパーギヤがケース部３７に固定されている。このように、ケース部３７が電動モータ２１に対してギヤ部５４を介して連結されている。
【０１０９】
そして、第４実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る電動アクチュエータは、第１実施形態と同様に構成されている。そして、第５実施形態の電動アクチュエータにおいて用いられる第５実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断方法、第５実施形態の電動アクチュエータを含む第５実施形態に係る電動アクチュエータ動力切断装置も、第１実施形態と同様に構成される。但し、第５実施形態は、電動アクチュエータにおける動力伝達機構の形態において、第１実施形態と異なっている。以下の第５実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる形態のみ、即ち、電動アクチュエータにおける動力伝達機構の形態のみを説明する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第５実施形態に係る電動アクチュエータ３と、その電動アクチュエータ３を備える電動アクチュエータ動力切断装置１２と、を示す模式図である。尚、第５実施形態の説明では、第１実施形態と同様に構成される要素については、図１６において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１１２】
図１６に示すように、電動アクチュエータ３及び電動アクチュエータ動力切断装置１２においては、動力伝達機構２２ａは、同軸心を中心として互いに相対回転可能に設けられたナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａと、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａの間に配置される複数のボール３１と、を備えて構成されている。即ち、動力伝達機構２２ａは、第１実施形態と同様にボールスクリュー機構として設けられ、複数のボール３１が、ナット部２９ａの内周に設けられたネジ溝とスクリュー部３０ａの外周に設けられたネジ溝との間で転動しながら循環するように構成されている。
【０１１３】
しかし、動力伝達機構２２ａにおいては、ナット部２９ａが、軸受３２によってハウジング２０に対して回転自在に支持されてロータ２７とともに回転する動力切断機構２４とともに回転自在に支持されている。一方、スクリュー部３０ａは、ハウジング２０に対してスライド移動自在に支持されている。これにより、動力伝達機構２２ａは、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａが相対回転することで、電動モータ２１の回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達するように構成されている。
【０１１４】
そして、動力伝達機構２２ａにおいては、ナット部２９ａがその軸心を中心として回転することでスクリュー部３０ａがその軸方向と平行に変位する。即ち、動力伝達機構２２ａでは、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａのうち直線方向に変位する直線変位部をスクリュー部３０ａが構成している。そして、ナット部２９ａ及びスクリュー部３０ａのうち電動モータ２１の回転が伝達されて回転する回転部をナット部２９ａが構成している。
【０１１５】
上述した第５実施形態に係る電動アクチュエータ、電動アクチュエータ動力切断装置、電動アクチュエータ動力切断方法によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
以上、本発明の第１乃至第５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。
【０１１７】
（１）前述の第１実施形態では、電動モータに対してケース部が固定され、ナット部及びスクリュー部のうち電動モータの回転が伝達されて回転する回転部に対して内側軸部が固定される形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。電動モータに対して内側軸部が固定され又はギヤ部を介して連結され、回転部に対してケース部が固定される形態が実施されてもよい。
【０１１８】
（２）前述の第１乃至第３実施形態では、支持部が、内側軸部に対して嵌め込まれてケース部に対して摺動可能な形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。支持部が、内側軸部に対して一体に設けられた形態が実施されてもよい。また、支持部が、ケース部に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、内側軸部に対して転動可能又は摺動可能な形態が実施されてもよい。支持部がケース部に対して一体に設けられ又は嵌め込まれた形態の場合、例えば、ケース部として、軸方向に延びる断面で半割状態に形成された半円筒状の部分が一体に組み合わされる形態のケース部が実施されてもよい。これにより、ケース部の内側に対して支持部を一体に設け又は嵌め込むことが容易となる。また、ケース部に対して支持部が一体に設けられ又は嵌め込まれる形態の場合、内側軸部において軸方向溝及び周方向溝が設けられることになる。
【０１１９】
（３）前述の第１乃至第３実施形態では、支持部がボール状に形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。例えば、支持部が、円筒ころ状に形成されてもよい。
【０１２０】
（４）前述の第１実施形態では、ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに内側軸部との係合が解除されるクラッチ部材を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。ケース部及び内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときにケース部との係合が解除されるクラッチ部材が実施されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、電動モータと、ナット部及びスクリュー部を有して回転方向の駆動力を直線方向に変換して伝達する動力伝達機構と、直線方向に変位して駆動力を出力する出力部と、を備える電動アクチュエータ、電動アクチュエータにおける駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法及び電動アクチュエータ動力切断装置、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】
【０１２２】
１ 電動アクチュエータ
２１ 電動モータ
２２ 動力伝達機構
２３ 出力部
２４ 動力切断機構
３７ ケース部
３８ 内側軸部
３９ 支持ボール（支持部）
４０ クラッチ部材（連結部材）
４１ 軸方向溝
４２ 周方向溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を備える電動アクチュエータであって、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アクチュエータであって、
前記支持部は、ボール状に形成され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して嵌め込まれていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の電動アクチュエータであって、
前記ケース部及び前記内側軸部の一方には、前記支持部が嵌め込まれるように凹み形成された凹み部が設けられ、
前記凹み部は、半球状の穴として、或いは、長穴状の溝として設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータであって、
前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断するピン状の部材として、或いは、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに前記ケース部及び前記内側軸部のいずれかとの係合が解除されるクラッチ部材として、設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項５】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を含む電動アクチュエータにおいて用いられ、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法であって、
前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に含む前記電動アクチュエータを制御する制御ステップを備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記制御ステップでは、
前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が前記電動モータに所定時間供給され、
前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ動力切断方法。
【請求項６】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を含む電動アクチュエータを備え、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断装置であって、
前記電動アクチュエータに設けられ、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構と、
前記電動アクチュエータを制御する制御部と、
を更に備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記制御部は、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を前記電動モータに所定時間供給し、
前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ動力切断装置。
【請求項１】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を備える電動アクチュエータであって、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アクチュエータであって、
前記支持部は、ボール状に形成され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して嵌め込まれていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の電動アクチュエータであって、
前記ケース部及び前記内側軸部の一方には、前記支持部が嵌め込まれるように凹み形成された凹み部が設けられ、
前記凹み部は、半球状の穴として、或いは、長穴状の溝として設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータであって、
前記連結部材は、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに破断するピン状の部材として、或いは、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに前記ケース部及び前記内側軸部のいずれかとの係合が解除されるクラッチ部材として、設けられていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項５】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を含む電動アクチュエータにおいて用いられ、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断方法であって、
前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構を更に含む前記電動アクチュエータを制御する制御ステップを備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記制御ステップでは、
前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流が前記電動モータに所定時間供給され、
前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ動力切断方法。
【請求項６】
回転方向の駆動力を発生させる電動モータと、
ナット部及びスクリュー部を有し、前記ナット部及び前記スクリュー部が相対回転することで、前記電動モータの回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して伝達する動力伝達機構と、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち直線方向に変位する直線変位部ととともに変位して直線方向の駆動力を出力する出力部と、
を含む電動アクチュエータを備え、
前記ナット部及び前記スクリュー部のうち前記電動モータの回転が伝達されて回転する回転部と前記電動モータとの間における駆動力の伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断する、電動アクチュエータ動力切断装置であって、
前記電動アクチュエータに設けられ、前記伝達経路の連結を切り離して動力の伝達を切断可能な動力切断機構と、
前記電動アクチュエータを制御する制御部と、
を更に備え、
前記動力切断機構は、
中空で筒状の部分を有し、前記回転部及び前記電動モータの一方に対して固定され又はギヤ部を介して連結されるケース部と、
軸状の部分を有し、前記ケース部の内側に設置されるとともに前記回転部及び前記電動モータの他方に対して固定され又はギヤ部を介して連結される内側軸部と、
前記ケース部及び前記内側軸部の間において当該ケース部及び当該内側軸部の軸方向と平行な方向に作用する荷重を支持可能に設置され、前記ケース部及び前記内側軸部の一方に対して一体に設けられ又は嵌め込まれるとともに、前記ケース部及び前記内側軸部の他方に対して転動可能又は摺動可能な支持部と、
前記ケース部と前記内側軸部とを連結する連結部材と、
を含み、
前記ケース部及び前記内側軸部の他方には、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の軸方向と平行に延びる軸方向溝、及び、前記支持部が転動可能又は摺動可能であって前記ケース部及び前記内側軸部の周方向に沿って延びる周方向溝が、設けられ、
前記制御部は、前記動力伝達機構における固着状態が検知されたときに、前記電動アクチュエータの作動時における上限のトルクの大きさとして設定された上限トルク値を超えるトルクを発生可能な電流を前記電動モータに所定時間供給し、
前記上限トルク値を超えるトルクが前記電動モータから出力されることで、前記ケース部及び前記内側軸部の間で所定の大きさ以上のトルクが作用し、前記連結部材が前記ケース部及び前記内側軸部の連結を切り離して動力の伝達を切断することを特徴とする、電動アクチュエータ動力切断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−９９１７５（Ｐ２０１３−９９１７５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１６４８（Ｐ２０１１−２４１６４８）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【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５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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