電動アクチュエータ
【課題】ピストンロッドをネジ軸を介して電動モータで駆動する電動アクチュエータにおいて、ピストンロッドの伸張位置におけるネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる構造を備えた電動アクチュエータを提供すること。
【解決手段】シリンダ本体２と、シリンダ本体２の中に配置され電動モータ２３で回転駆動されるネジ軸３と、ネジ軸３に螺合されたナット５と、ネジ軸３の回転によりナット５を介して直線運動するピストンロッド４と、ナット５の外周面に形成された凹部６と、凹部６に配置されたキー７と、ピストンロッド４のピストン部４ａの外周に形成されキー７が嵌まり込む孔８と、シリンダ本体２の内壁面に形成されキー７が嵌まり込むテーパ部９と、を備える電動アクチュエータ１である。ピストンロッド４を前進させることにより、キー７が外側に移動してテーパ部９に嵌まり込み、ピストンロッド４の後退方向への動きが当該キー７により阻止された状態となる。
【解決手段】シリンダ本体２と、シリンダ本体２の中に配置され電動モータ２３で回転駆動されるネジ軸３と、ネジ軸３に螺合されたナット５と、ネジ軸３の回転によりナット５を介して直線運動するピストンロッド４と、ナット５の外周面に形成された凹部６と、凹部６に配置されたキー７と、ピストンロッド４のピストン部４ａの外周に形成されキー７が嵌まり込む孔８と、シリンダ本体２の内壁面に形成されキー７が嵌まり込むテーパ部９と、を備える電動アクチュエータ１である。ピストンロッド４を前進させることにより、キー７が外側に移動してテーパ部９に嵌まり込み、ピストンロッド４の後退方向への動きが当該キー７により阻止された状態となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関し、特に、航空機用脚を昇降させるのに好適な電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用脚を昇降させるためのアクチュエータに関する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された航空機用脚昇降装置は、緊急脚下げを含む脚昇降機構をユニット化してレイアウト容易性を図ることを目的とするものであって、油圧源としてのポンプと、そのポンプを駆動するモータと、ポンプの吐出圧を受けて伸縮するロッドと、ロッドの伸縮動作を規制するメカニカルロック機構とを、共通のボディ内に実装したことを特徴とする昇降装置である。
【０００３】
ここで、航空機技術の分野では、油圧系統をなくして航空機の軽量化を図るために、ＥＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｃｔｕａｔｏｒ）、ＥＨＡ（ＥｌｅｃｔｒｏＨｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ）の研究開発が世界的な流れになっているが、航空機用脚の昇降装置の昇降系統に関しては依然として油圧アクチエータが主流である。
【０００４】
航空機用脚を昇降させるために開発されたＥＭＡとしては、例えば図６に示したようなものがある。図６に示した電動アクチュエータ１０１は、シリンダ本体８４と、シリンダ本体８４の中に配置され電動モータ２３で回転駆動されるネジ軸３と、ネジ軸３に螺合されたピストンロッド８３とを備えている。また、シリンダ本体８４の中には機械式ブレーキ８１が配置され、シリンダ本体８４の端部側面にはリミットスイッチ８２が取り付けられている。
【０００５】
電動モータ２３を動作させると、ネジ軸３の回転によりピストンロッド８３は前進（脚下げ）方向や後退（脚上げ）方向に直線運動する。ここで、ピストンロッド８３を脚下げ方向に移動させると、ピストンロッド８３のピストン部８３ａがリミットスイッチ８２をたたき、その信号を受けて電動モータ２３が停止するとともに機械式ブレーキ８１がかかる。これにより、ピストンロッド８３はその脚下げ位置（伸張位置）で停止しロックされる。この電動アクチュエータ１０１によると、ピストンロッド８３の駆動に油圧を用いないため、これにより従来必要であった油圧系統をなくすことができ航空機の軽量化を図ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５９５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示した電動アクチュエータ１０１では、ピストンロッド８３をその脚下げ位置（伸張位置）にして航空機が離着陸するとき、ピストンロッド８３を介して作用する外力および衝撃を、ネジ軸３および機械式ブレーキ８１で受ける必要があり、すなわち、ネジ軸３および機械式ブレーキ８１に大きな負荷がかかる。そのため、これら部品の強度や制動性能を十分なものにしておく必要があり、非常に大きな部品となってしまう。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンロッドをネジ軸を介して電動モータで駆動する電動アクチュエータにおいて、ピストンロッドの伸張位置におけるネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる構造を備えた電動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ネジ軸に螺合されるナットの外周面に凹部を形成しこの凹部にキーを配置した。また、シリンダ本体の内壁面には前記キーが嵌まり込むテーパ部を形成した。そして、ピストンロッドを前進させることにより、前記キーを外側に移動させて前記テーパ部に嵌まり込むように構成することで、当該キーでピストンロッドをロックするようにした。これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
【００１０】
すなわち、本発明は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸に螺合されたナットと、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、前記ナットの外周面に形成された凹部と、前記凹部に配置されたキーと、前記ピストンロッドのピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、を備え、前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる電動アクチュエータである。
【００１１】
この構成によると、ナットの外周面の凹部に配置されたキーがシリンダ本体の内壁面に形成されたテーパ部に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータに対してピストンロッドの後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キーを介してシリンダ本体に入る。これにより、ネジ軸に螺合されているナットに作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。
【００１２】
また本発明において、前記ナットに形成された凹部は、前記ピストンロッドが前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面、外側に向かって傾斜する傾斜面、および軸方向に平行な第２平行面を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によると、ナットに形成された凹部の傾斜面により、キーの外側への移動を確実なものとすることができる。また、前記第２平行面により、キーは内側へ移動できなくなり、ピストンロッドの後退方向への動きをキーにより確実に阻止することができる。
【００１４】
さらに本発明において、前記キーは、前記シリンダ本体の内壁面に形成された前記テーパ部と面接触するテーパ面を有することが好ましい。
【００１５】
この構成によると、ピストンロッドを後退させるときに、キーの内側への移動（ロックの解除）がスムーズになる。また、面接触させることで、外力により生じる接触部の応力を小さくすることができる。
【００１６】
さらに本発明において、前記キーは、前記ナットの外周に等間隔で複数配置されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によると、キーに作用する外力および衝撃を、複数のキーに均等分散することができる。
【００１８】
また、本発明は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸に螺合されたナットと、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、前記ピストンロッドのピストン部の内側に配置されたロック用部材と、前記ロック用部材の内側に配置され、当該ロック用部材を前進方向に付勢するバネと、前記ロック用部材の外周面に形成された凹部と、前記凹部に配置されたキーと、前記ピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、を備え、前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、電動アクチュエータである。
【００１９】
この構成によると、ロック用部材の外周面の凹部に配置されたキーがシリンダ本体の内壁面に形成されたテーパ部に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータに対してピストンロッドの後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キーを介してシリンダ本体に入る。これにより、ネジ軸に螺合されているナットに作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。さらに、ロック用部材を前進方向に付勢するバネにより、ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態（ロック状態）を形成し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。以下に説明する電動アクチュエータは、小型航空機用脚を昇降させるために用いるものであるが、中型・大型の航空機用脚を昇降させるためのアクチュエータとしても使用可能である。また、本電動アクチュエータは、航空機のドアなどをロックするための（ドア開閉用の）アクチュエータとしても好適に使用できるものである。さらには、航空機以外の機械にも本電動アクチュエータを適用することができる。
【００２１】
（電動アクチュエータの構成）
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１を示す概略の断面図である。図１は、そのピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置するときの図であり、図２は、そのピストンロッド４が伸張位置（前進位置）に位置するときの図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、電動アクチュエータ１は、シリンダ本体２と、シリンダ本体２の中に配置された電動モータ２３・ネジ軸３・ナット５・キー７・ピストンロッド４とを備えている。
【００２３】
（シリンダ本体）
シリンダ本体２は、航空機の脚が取り付けられる側に形成されたシリンダ室１１と、機体側に形成されたモータ室１２とを有している。シリンダ本体２は、筒状の形態であり、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとからなる。本体ケーシング２ｂの機体側の端部には、機体への取付部２１が設けられている。蓋ケーシング２ａの端部にはピストンロッド４用の開口が形成されている。また、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとは、本体ケーシング２ｂが雄側、蓋ケーシング２ａが雌側となり、螺合により結合されている。なお、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとはフランジで結合されていてもよい。また、航空機の車輪、ホイール、およびそのアームなどを含めて航空機の脚と呼ぶこととする。
【００２４】
航空機の脚が取り付けられる側の本体ケーシング２ｂの端面は、斜めに機械加工されている。この部分が、シリンダ本体２の内壁面に形成され後述するキー７が嵌まり込むテーパ部９である。なお、必ずしも本実施形態のような形態でテーパ部９が形成されている必要はない。例えば、シリンダ本体２の側壁に先細り部を少なくとも一部有する穴（突き抜けたあな（孔）でもよい）を設けて、この先細り部の傾斜面をテーパ部９としてもよい。
【００２５】
（電動モータ）
電動モータ２３は、後述するネジ軸３を回転駆動するためのものであり、モータ室１２に配置されている。電動モータ２３にはエンコーダ、レゾルバ又はホールセンサ等の角度検出器（不図示）が内蔵されており、前記検出器からの信号により電動モータ２３を任意の位置で停止させることができる。なお、ピストンロッド４の止めたい位置で作動するように図６で示したリミットスイッチ８２などをシリンダ本体２に必要数取り付けて、その信号で電動モータ２３を停止させてもよい。また、電動モータ２３の負荷増を検知して電動モータ２３を停止させるようにしてもよい。
【００２６】
なお、パーキング用のブレーキとして電磁ブレーキを電動アクチュエータ１に組み込んでもよい。電磁ブレーキを組み込むことで、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置するときに、ピストンロッド４がそれ自体の自重や航空機の脚の自重などにより前進側（脚下げ側）に移動することを防止することができる。なお、電磁ブレーキの制動性能（ブレーキ性能）は、ピストンロッド４の前進側（脚下げ側）への自重などによる移動を阻止できる程度のものであればよく、それ以上の多大な性能は必要でない。
【００２７】
（ネジ軸）
電動モータ２３には、ネジ軸３が取り付けられている。ネジ軸３は、ネジが切られている部分がシリンダ室１１内となるように、シリンダ室１１およびモータ室１２の中に配置されている。また、ネジ軸３には、ナット５が螺合されている。電動モータ２３によりネジ軸３を回転駆動することで、ナット５は直線運動する。
【００２８】
（ナット）
電動アクチュエータ１のＡ−Ａ断面を図１に示したように、ナット５は、四角形状の形態を有している。そして、ナット５の外周面のうち断面直線形態の４面には、ナット５の側断面図がＡ−Ａ断面図の右に示されているように、凹部６が形成されている。そして、凹部６の詳細が、図３（ａ）などに示されているように、ナット５の凹部６は、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面６ａ、外側に向かって傾斜する傾斜面６ｂ、および軸方向に平行な第２平行面６ｃを備えている。なお、第２平行面６ｃは、軸方向に直交する方向において、第１平行面６ａよりも外側に形成されている。
【００２９】
このように、凹部６は、ナット５の外周面に形成された、第１平行面６ａ・傾斜面６ｂ・第２平行面６ｃを有する溝形態となっている。
【００３０】
（キー）
また、ナット５の凹部６にはキー７が配置されている。図１中のＡ−Ａ断面図に示したように、キー７は四角形状の形態を有している。なお、キー７の一面は、シリンダ本体２の内壁面に合わせて円弧状に形成されている。また、キー７の側断面図がＡ−Ａ断面図の右に示されているように、キー７の１つの角部は、本体ケーシング２ｂの端面に形成されたテーパ部９と面接触するように面取りされ、テーパ面７ａとされている（図３（ａ）など参照）。本実施形態において、このキー７は、ナット５の外周に等間隔で４つ配置されている。
【００３１】
（ピストンロッド）
シリンダ室１１内にはピストンロッド４が配置されている。ピストンロッド４は、端部に航空機の脚が取り付けられる取付部２２が形成されたロッド部４ｂと、シリンダ本体２の内壁面に沿って（摺動して）直線運動するピストン部４ａとを有する。
【００３２】
ここで、ロッド部４ｂは、中空の筒状形態であり、内部にネジ軸３が挿入されている。次に、ピストン部４ａのピストンロッド４が前進する側の端部には、リング状の突起部４ｃが形成されている。また、ピストン部４ａのピストンロッド４が後退する側の端部には、リング状の係止部４ｄが形成されている。この係止部４ｄは、ピストンロッド４を後退（退避）させるときに、ナット５が係止する部分である。
【００３３】
さらに、突起部４ｃと係止部４ｄとの間のピストン部４ａの外周には、キー７が嵌まり込む孔８が形成されている。孔８は、キー７の寸法に基づき、ピストン部４ａの周方向に長く形成された孔である。
【００３４】
（電動アクチュエータの動作）
次に、電動アクチュエータ１の動作について説明する。ここで、図３は、ピストンロッド前進動作中のキー７の動きを説明するための図である。図４は、ピストンロッド後退動作中のキー７の動きを説明するための図である。
【００３５】
（ピストンロッドの前進動作）
まず、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置する状態（図１）から、伸張位置（前進位置）に位置する状態（図２）への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ２３が駆動される。これによりネジ軸３が回転し、ナット５とともにピストンロッド４は前進していく。このとき、電動モータ２３からの力が、ネジ軸３、ナット５、キー７、ピストンロッド４の順で伝わり、ピストンロッド４が前進方向に直進運動する。
【００３６】
ここで、図３（ｂ）に示したように、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が到達すると、ナット５に形成された凹部６の傾斜面６ｂ、およびナット５の前進力により、キー７は、傾斜面６ｂに沿って（キー７の角部７ｂが傾斜面６ｂに沿って）外側に移動していく。これにより、キー７はテーパ部９に嵌まり込んでいく。
【００３７】
そして、さらにナット５が前進していくと、図３（ｃ）に示したように、キー７の底面は、凹部６の第２平行面６ｃ部に到達する。凹部６の第２平行面６ｃ部にキー７の底面が到達した時点で、エンコーダからの信号で電動モータ２３を停止させる。この状態が、伸張位置（前進位置）でピストンロッド４がロックされている状態である。ピストンロッド４の後退方向への動きはキー７により阻止され、ピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する軸方向の外力を小さくすることができる。なお、キー７は、凹部６の第２平行面６ｃ部により軸中心側への移動が阻止されることでテーパ部９との係止を維持し、ピストンロッド４の後退方向に作用する外力や衝撃を受けることになる。ピストンロッド４の前進方向への動きは、ピストン部４ａのリング状の突起部４ｃにより拘束される。
【００３８】
ここで、本実施形態のように、ピストン部４ａに形成された孔８の内面８ａ（図３（ｃ）参照）が、キー７と接触する状態を維持するように、キー７の厚み（軸方向寸法）、第２平行面６ｃの軸方向長さ、第１平行面６ａの軸方向長さなどが決定されていることが好ましい。これにより、図３（ｃ）に示したロック状態において、自重などにキー７がはずれることはない。
【００３９】
なお、電気系統に故障が発生してしまった場合であっても、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が嵌まり込むことで、ピストンロッド４はロック状態となる。
【００４０】
（ピストンロッドの後退動作）
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ２３が逆方向に駆動される。このとき、キー７まわりの状態は、図３（ｃ）の状態から図４（ａ）に示した状態にまず移行する。すなわち、電動モータ２３を駆動することにより、まず、ナット５が後退移動を開始する。その後、ナット５に形成された凹部６の第２平行面６ｃ部がキー７の底面をはずれるとともに、ナット５の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たると、ナット５とともにピストンロッド４は後退していく。このとき、図４（ｂ）に示すように、凹部６の傾斜面６ｂ、およびナット５（またはピストン部４ａ）の後退力により、キー７は傾斜面６ｂに沿って軸中心側に移動していく。
【００４１】
さらにナット５が後退していくと、図４（ｃ）に示したように、キー７の底面は、凹部６の第１平行面６ａ部に到達する。これにより、ピストンロッド４の後退方向へのロックが解除された状態となる。そして、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に達した時点で（エンコーダ等やリミットスイッチ８２からの信号で判断）、電動モータ２３を停止させる。
【００４２】
以上、電動アクチュエータ１の動作について説明したように、本発明に係る電動アクチュエータ１によると、ナット５の外周面の凹部６に配置されたキー７がシリンダ本体２の内壁面に形成されたテーパ部９に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータ１に対してピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸３に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。
【００４３】
また、ピストンロッド４の前進動作時、ナット５に形成された凹部６の傾斜面６ｂにより、キー７の外側への移動を確実なものとすることができている。なお、シリンダ室１１には、潤滑油が入れられ、キー７の動きをスムーズにするとともにキー７を含めその他の部品の損傷を防止している。傾斜面６ｂの軸方向に対する傾斜角度は、適宜決定される。
【００４４】
なお、ナット５の凹部６に傾斜面６ｂを形成しなくてもよい。すなわち、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面６ａおよび第２平行面６ｃを凹部６に形成した形態であってもよい（他の実施形態においても同様）。この場合、キー７の角部７ｂを、傾斜面とする。さらには、ナット５の凹部６に傾斜面６ｂを形成し、且つキー７の角部７ｂも傾斜面としてもよい（他の実施形態においても同様）。
【００４５】
また、シリンダ本体２の内壁面に形成されたテーパ部９と面接触するように、キー７のテーパ面７ａを形成することで、ピストンロッド４を後退させるときに、キー７の軸中心側への移動（ロックの解除）がスムーズになる。また、ピストンロッド４に作用する外力により生じる当該接触部（シリンダ本体２のテーパ部９とキー７のテーパ面７ａとの接触部）の応力を小さくすることができる。
【００４６】
また、ナット５の外周に等間隔でキー７を４つ配置することで、キー７に作用する外力および衝撃を４つのキーに均等分散させることができる。なお、ナット５の外周に配置する（等間隔で配置する）キーの数は、２〜３つでもよいし、５つ以上であってもよい（他の実施形態においても同様）。なお、キー７を１つだけ配置しても、ピストンロッド４をロックさせることはできるので、キー７は１つだけでもよい（他の実施形態においても同様）。
【００４７】
（他の実施形態）
図５は、他の実施形態に係る電動アクチュエータ５１を示す概略の断面図であり、ピストンロッド４が伸張位置にあるときの図である。なお、以下の説明においては、図１〜４に示した電動アクチュエータ１を構成する部品と同じ部品については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４８】
本実施形態の電動アクチュエータ５１と、図１〜４に示した電動アクチュエータ１との主な相違は、電動アクチュエータ１はロック用部材１０・バネ１７を備えるが、電動アクチュエータ１はこれらの部品を備えない点、およびネジ軸に螺合されるナットの形状・寸法である。
【００４９】
（ナット）
図５に示したように、電動アクチュエータ５１のネジ軸３に螺合されるナット１５は、電動アクチュエータ１のナット５の外周面に形成されているような凹部６を有さない。また、ナット１５のネジ加工されている部分の長さＤ（ネジ軸３と螺合する部分の長さ）は、ナット５の対応するネジ加工されている部分の長さよりも短くされている。このように、ナット１５のネジ加工されている部分の長さＤを短くすることで、ネジ軸３とナット１５との間で生じることがあるネジ軸３の回転不良を防止することができるとともに、電動アクチュエータの軽量化を図ることができる。なお、ナット１５は、ピストンロッド４のロッド部４ｂの後退方向側の端面に形成されたくぼみに嵌まり込むように形成されている。
【００５０】
（ロック用部材）
ピストンロッド４のピストン部４ａの内側にはロック用部材１０が配置されている。ここで、ロック用部材１０の正面側から視た断面図（図２のＢ−Ｂ断面図に相当する図）を省略しているが、ロック用部材１０は、電動アクチュエータ１のナット５と同様に、その正面視において四角形状の形態を有している。そして、ナット５と同様、ロック用部材１０の外周面のうち断面直線形態の４面（図示省略、ナット５と同様であるので図２のＢ−Ｂ断面図および側断面図を参照のこと）には、凹部１６が形成されている。そして、凹部１６の詳細を、図５の凹部１６周り拡大図に示したように、ロック用部材１０の凹部１６は、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面１６ａ、外側に向かって傾斜する傾斜面１６ｂ、および軸方向に平行な第２平行面１６ｃを備えている。なお、第２平行面１６ｃは、軸方向に直交する方向において、第１平行面１６ａよりも外側に形成されている。このように、凹部１６は、ロック用部材１０の外周面に形成された、第１平行面１６ａ・傾斜面１６ｂ・第２平行面１６ｃを有する溝形態となっている。
【００５１】
なお、電動アクチュエータ１のナット５と同様に、ロック用部材１０の外周にはキー７が等間隔で４つ配置されている（図示省略）。
【００５２】
（バネ）
また、ロック用部材１０の内側にはバネ１７が配置されている。バネ１７は、ロック用部材１０をその前進方向に付勢するコイルバネである。ピストン部４ａのピストンロッド４が後退する側の端部には、リング状の係止部４ｄが形成されている。電動アクチュエータ５１の係止部４ｄは、電動アクチュエータ１の係止部４ｄよりも、軸中心側へ延在する長さが大きい。ロック用部材１０と係止部４ｄとの間にバネ１７は収縮された状態で設置される。
【００５３】
（ピストンロッドの前進動作）
まず、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置する状態から、伸張位置（前進位置）に位置する状態（図５）への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ２３が駆動される。これによりネジ軸３が回転し、ナット１５がピストン部４ａの内径端を押すことでピストンロッド４は前進していく。このとき、電動モータ２３からの力が、ネジ軸３、ナット１５、ピストンロッド４の順で伝わり、ピストンロッド４が前進方向に直進運動する。
【００５４】
ここで、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が到達すると、ロック用部材１０に形成された凹部１６の傾斜面１６ｂ、およびロック用部材１０の前進力により、キー７は、傾斜面１６ｂに沿って（キー７の角部７ｂが傾斜面１６ｂに沿って）外側に移動していく。これにより、キー７はテーパ部９に嵌まり込んでいく。このとき、バネ１７は、ロック用部材１０が前進する動きをサポートする。すなわち、バネ１７は、キー７の外側への動きをサポートする。
【００５５】
そして、さらにナット１５が前進していくと、キー７の底面は、凹部１６の第２平行面１６ｃ部に到達する。凹部１６の第２平行面１６ｃ部にキー７の底面が到達した時点で、エンコーダからの信号で電動モータ２３を停止させる。この状態が、伸張位置（前進位置）でピストンロッド４がロックされている状態である。ピストンロッド４の後退方向への動きはキー７により阻止され、ピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する軸方向の外力を小さくすることができる。なお、キー７は、凹部１６の第２平行面１６ｃ部により軸中心側への移動が阻止されることでテーパ部９との係止を維持し、ピストンロッド４の後退方向に作用する外力や衝撃を受けることになる。ピストンロッド４の前進方向への動きは、ピストン部４ａのリング状の突起部４ｃにより拘束される。
【００５６】
このように、本実施形態の電動アクチュエータ５１によると、ピストンロッド４の後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態（ロック状態）をバネ１７による付勢力で形成し易くなる。
【００５７】
（ピストンロッドの後退動作）
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ２３が逆方向に駆動される。このとき、まず、ナット１５が後退移動を開始する。ナット１５の後退移動によりロック用部材１０も後退していき、ロック用部材１０に形成された凹部１６の第２平行面１６ｃ部がキー７の底面をはずれ、キー７の底面は、やがて凹部６の第１平行面１６ａ部に到達する。これにより、ピストンロッド４の後退方向へのロックが解除された状態となる。また、ナット１５の後退移動によりバネ１７は収縮する。バネ１７が収縮していくとロック用部材１０の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たり、その後、ピストンロッド４は後退していく。なお、バネ１７のバネ力によっては、ロック用部材１０の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たる前に、ピストンロッド４は後退を開始する。ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に達した時点で（エンコーダ等やリミットスイッチ８２からの信号で判断）、電動モータ２３を停止させる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の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可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータにおいてそのピストンロッドが伸張位置にあるときの概略の断面図である。
【図３】ピストンロッド前進動作中のキーの動きを説明するための図である。
【図４】ピストンロッド後退動作中のキーの動きを説明するための図である。
【図５】他の実施形態に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【図６】従来技術に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：電動アクチュエータ
２：シリンダ本体
３：ネジ軸
４：ピストンロッド
５：ナット
６：凹部
６ａ：第１平面
６ｂ：斜面
６ｃ：第２平面
７：キー
８：孔
９：テーパ部
２３：電動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関し、特に、航空機用脚を昇降させるのに好適な電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用脚を昇降させるためのアクチュエータに関する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された航空機用脚昇降装置は、緊急脚下げを含む脚昇降機構をユニット化してレイアウト容易性を図ることを目的とするものであって、油圧源としてのポンプと、そのポンプを駆動するモータと、ポンプの吐出圧を受けて伸縮するロッドと、ロッドの伸縮動作を規制するメカニカルロック機構とを、共通のボディ内に実装したことを特徴とする昇降装置である。
【０００３】
ここで、航空機技術の分野では、油圧系統をなくして航空機の軽量化を図るために、ＥＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｃｔｕａｔｏｒ）、ＥＨＡ（ＥｌｅｃｔｒｏＨｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ）の研究開発が世界的な流れになっているが、航空機用脚の昇降装置の昇降系統に関しては依然として油圧アクチエータが主流である。
【０００４】
航空機用脚を昇降させるために開発されたＥＭＡとしては、例えば図６に示したようなものがある。図６に示した電動アクチュエータ１０１は、シリンダ本体８４と、シリンダ本体８４の中に配置され電動モータ２３で回転駆動されるネジ軸３と、ネジ軸３に螺合されたピストンロッド８３とを備えている。また、シリンダ本体８４の中には機械式ブレーキ８１が配置され、シリンダ本体８４の端部側面にはリミットスイッチ８２が取り付けられている。
【０００５】
電動モータ２３を動作させると、ネジ軸３の回転によりピストンロッド８３は前進（脚下げ）方向や後退（脚上げ）方向に直線運動する。ここで、ピストンロッド８３を脚下げ方向に移動させると、ピストンロッド８３のピストン部８３ａがリミットスイッチ８２をたたき、その信号を受けて電動モータ２３が停止するとともに機械式ブレーキ８１がかかる。これにより、ピストンロッド８３はその脚下げ位置（伸張位置）で停止しロックされる。この電動アクチュエータ１０１によると、ピストンロッド８３の駆動に油圧を用いないため、これにより従来必要であった油圧系統をなくすことができ航空機の軽量化を図ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５９５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示した電動アクチュエータ１０１では、ピストンロッド８３をその脚下げ位置（伸張位置）にして航空機が離着陸するとき、ピストンロッド８３を介して作用する外力および衝撃を、ネジ軸３および機械式ブレーキ８１で受ける必要があり、すなわち、ネジ軸３および機械式ブレーキ８１に大きな負荷がかかる。そのため、これら部品の強度や制動性能を十分なものにしておく必要があり、非常に大きな部品となってしまう。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンロッドをネジ軸を介して電動モータで駆動する電動アクチュエータにおいて、ピストンロッドの伸張位置におけるネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる構造を備えた電動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ネジ軸に螺合されるナットの外周面に凹部を形成しこの凹部にキーを配置した。また、シリンダ本体の内壁面には前記キーが嵌まり込むテーパ部を形成した。そして、ピストンロッドを前進させることにより、前記キーを外側に移動させて前記テーパ部に嵌まり込むように構成することで、当該キーでピストンロッドをロックするようにした。これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
【００１０】
すなわち、本発明は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸に螺合されたナットと、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、前記ナットの外周面に形成された凹部と、前記凹部に配置されたキーと、前記ピストンロッドのピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、を備え、前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる電動アクチュエータである。
【００１１】
この構成によると、ナットの外周面の凹部に配置されたキーがシリンダ本体の内壁面に形成されたテーパ部に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータに対してピストンロッドの後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キーを介してシリンダ本体に入る。これにより、ネジ軸に螺合されているナットに作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。
【００１２】
また本発明において、前記ナットに形成された凹部は、前記ピストンロッドが前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面、外側に向かって傾斜する傾斜面、および軸方向に平行な第２平行面を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によると、ナットに形成された凹部の傾斜面により、キーの外側への移動を確実なものとすることができる。また、前記第２平行面により、キーは内側へ移動できなくなり、ピストンロッドの後退方向への動きをキーにより確実に阻止することができる。
【００１４】
さらに本発明において、前記キーは、前記シリンダ本体の内壁面に形成された前記テーパ部と面接触するテーパ面を有することが好ましい。
【００１５】
この構成によると、ピストンロッドを後退させるときに、キーの内側への移動（ロックの解除）がスムーズになる。また、面接触させることで、外力により生じる接触部の応力を小さくすることができる。
【００１６】
さらに本発明において、前記キーは、前記ナットの外周に等間隔で複数配置されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によると、キーに作用する外力および衝撃を、複数のキーに均等分散することができる。
【００１８】
また、本発明は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸に螺合されたナットと、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、前記ピストンロッドのピストン部の内側に配置されたロック用部材と、前記ロック用部材の内側に配置され、当該ロック用部材を前進方向に付勢するバネと、前記ロック用部材の外周面に形成された凹部と、前記凹部に配置されたキーと、前記ピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、を備え、前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、電動アクチュエータである。
【００１９】
この構成によると、ロック用部材の外周面の凹部に配置されたキーがシリンダ本体の内壁面に形成されたテーパ部に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータに対してピストンロッドの後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キーを介してシリンダ本体に入る。これにより、ネジ軸に螺合されているナットに作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。さらに、ロック用部材を前進方向に付勢するバネにより、ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態（ロック状態）を形成し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。以下に説明する電動アクチュエータは、小型航空機用脚を昇降させるために用いるものであるが、中型・大型の航空機用脚を昇降させるためのアクチュエータとしても使用可能である。また、本電動アクチュエータは、航空機のドアなどをロックするための（ドア開閉用の）アクチュエータとしても好適に使用できるものである。さらには、航空機以外の機械にも本電動アクチュエータを適用することができる。
【００２１】
（電動アクチュエータの構成）
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１を示す概略の断面図である。図１は、そのピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置するときの図であり、図２は、そのピストンロッド４が伸張位置（前進位置）に位置するときの図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、電動アクチュエータ１は、シリンダ本体２と、シリンダ本体２の中に配置された電動モータ２３・ネジ軸３・ナット５・キー７・ピストンロッド４とを備えている。
【００２３】
（シリンダ本体）
シリンダ本体２は、航空機の脚が取り付けられる側に形成されたシリンダ室１１と、機体側に形成されたモータ室１２とを有している。シリンダ本体２は、筒状の形態であり、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとからなる。本体ケーシング２ｂの機体側の端部には、機体への取付部２１が設けられている。蓋ケーシング２ａの端部にはピストンロッド４用の開口が形成されている。また、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとは、本体ケーシング２ｂが雄側、蓋ケーシング２ａが雌側となり、螺合により結合されている。なお、本体ケーシング２ｂと蓋ケーシング２ａとはフランジで結合されていてもよい。また、航空機の車輪、ホイール、およびそのアームなどを含めて航空機の脚と呼ぶこととする。
【００２４】
航空機の脚が取り付けられる側の本体ケーシング２ｂの端面は、斜めに機械加工されている。この部分が、シリンダ本体２の内壁面に形成され後述するキー７が嵌まり込むテーパ部９である。なお、必ずしも本実施形態のような形態でテーパ部９が形成されている必要はない。例えば、シリンダ本体２の側壁に先細り部を少なくとも一部有する穴（突き抜けたあな（孔）でもよい）を設けて、この先細り部の傾斜面をテーパ部９としてもよい。
【００２５】
（電動モータ）
電動モータ２３は、後述するネジ軸３を回転駆動するためのものであり、モータ室１２に配置されている。電動モータ２３にはエンコーダ、レゾルバ又はホールセンサ等の角度検出器（不図示）が内蔵されており、前記検出器からの信号により電動モータ２３を任意の位置で停止させることができる。なお、ピストンロッド４の止めたい位置で作動するように図６で示したリミットスイッチ８２などをシリンダ本体２に必要数取り付けて、その信号で電動モータ２３を停止させてもよい。また、電動モータ２３の負荷増を検知して電動モータ２３を停止させるようにしてもよい。
【００２６】
なお、パーキング用のブレーキとして電磁ブレーキを電動アクチュエータ１に組み込んでもよい。電磁ブレーキを組み込むことで、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置するときに、ピストンロッド４がそれ自体の自重や航空機の脚の自重などにより前進側（脚下げ側）に移動することを防止することができる。なお、電磁ブレーキの制動性能（ブレーキ性能）は、ピストンロッド４の前進側（脚下げ側）への自重などによる移動を阻止できる程度のものであればよく、それ以上の多大な性能は必要でない。
【００２７】
（ネジ軸）
電動モータ２３には、ネジ軸３が取り付けられている。ネジ軸３は、ネジが切られている部分がシリンダ室１１内となるように、シリンダ室１１およびモータ室１２の中に配置されている。また、ネジ軸３には、ナット５が螺合されている。電動モータ２３によりネジ軸３を回転駆動することで、ナット５は直線運動する。
【００２８】
（ナット）
電動アクチュエータ１のＡ−Ａ断面を図１に示したように、ナット５は、四角形状の形態を有している。そして、ナット５の外周面のうち断面直線形態の４面には、ナット５の側断面図がＡ−Ａ断面図の右に示されているように、凹部６が形成されている。そして、凹部６の詳細が、図３（ａ）などに示されているように、ナット５の凹部６は、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面６ａ、外側に向かって傾斜する傾斜面６ｂ、および軸方向に平行な第２平行面６ｃを備えている。なお、第２平行面６ｃは、軸方向に直交する方向において、第１平行面６ａよりも外側に形成されている。
【００２９】
このように、凹部６は、ナット５の外周面に形成された、第１平行面６ａ・傾斜面６ｂ・第２平行面６ｃを有する溝形態となっている。
【００３０】
（キー）
また、ナット５の凹部６にはキー７が配置されている。図１中のＡ−Ａ断面図に示したように、キー７は四角形状の形態を有している。なお、キー７の一面は、シリンダ本体２の内壁面に合わせて円弧状に形成されている。また、キー７の側断面図がＡ−Ａ断面図の右に示されているように、キー７の１つの角部は、本体ケーシング２ｂの端面に形成されたテーパ部９と面接触するように面取りされ、テーパ面７ａとされている（図３（ａ）など参照）。本実施形態において、このキー７は、ナット５の外周に等間隔で４つ配置されている。
【００３１】
（ピストンロッド）
シリンダ室１１内にはピストンロッド４が配置されている。ピストンロッド４は、端部に航空機の脚が取り付けられる取付部２２が形成されたロッド部４ｂと、シリンダ本体２の内壁面に沿って（摺動して）直線運動するピストン部４ａとを有する。
【００３２】
ここで、ロッド部４ｂは、中空の筒状形態であり、内部にネジ軸３が挿入されている。次に、ピストン部４ａのピストンロッド４が前進する側の端部には、リング状の突起部４ｃが形成されている。また、ピストン部４ａのピストンロッド４が後退する側の端部には、リング状の係止部４ｄが形成されている。この係止部４ｄは、ピストンロッド４を後退（退避）させるときに、ナット５が係止する部分である。
【００３３】
さらに、突起部４ｃと係止部４ｄとの間のピストン部４ａの外周には、キー７が嵌まり込む孔８が形成されている。孔８は、キー７の寸法に基づき、ピストン部４ａの周方向に長く形成された孔である。
【００３４】
（電動アクチュエータの動作）
次に、電動アクチュエータ１の動作について説明する。ここで、図３は、ピストンロッド前進動作中のキー７の動きを説明するための図である。図４は、ピストンロッド後退動作中のキー７の動きを説明するための図である。
【００３５】
（ピストンロッドの前進動作）
まず、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置する状態（図１）から、伸張位置（前進位置）に位置する状態（図２）への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ２３が駆動される。これによりネジ軸３が回転し、ナット５とともにピストンロッド４は前進していく。このとき、電動モータ２３からの力が、ネジ軸３、ナット５、キー７、ピストンロッド４の順で伝わり、ピストンロッド４が前進方向に直進運動する。
【００３６】
ここで、図３（ｂ）に示したように、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が到達すると、ナット５に形成された凹部６の傾斜面６ｂ、およびナット５の前進力により、キー７は、傾斜面６ｂに沿って（キー７の角部７ｂが傾斜面６ｂに沿って）外側に移動していく。これにより、キー７はテーパ部９に嵌まり込んでいく。
【００３７】
そして、さらにナット５が前進していくと、図３（ｃ）に示したように、キー７の底面は、凹部６の第２平行面６ｃ部に到達する。凹部６の第２平行面６ｃ部にキー７の底面が到達した時点で、エンコーダからの信号で電動モータ２３を停止させる。この状態が、伸張位置（前進位置）でピストンロッド４がロックされている状態である。ピストンロッド４の後退方向への動きはキー７により阻止され、ピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する軸方向の外力を小さくすることができる。なお、キー７は、凹部６の第２平行面６ｃ部により軸中心側への移動が阻止されることでテーパ部９との係止を維持し、ピストンロッド４の後退方向に作用する外力や衝撃を受けることになる。ピストンロッド４の前進方向への動きは、ピストン部４ａのリング状の突起部４ｃにより拘束される。
【００３８】
ここで、本実施形態のように、ピストン部４ａに形成された孔８の内面８ａ（図３（ｃ）参照）が、キー７と接触する状態を維持するように、キー７の厚み（軸方向寸法）、第２平行面６ｃの軸方向長さ、第１平行面６ａの軸方向長さなどが決定されていることが好ましい。これにより、図３（ｃ）に示したロック状態において、自重などにキー７がはずれることはない。
【００３９】
なお、電気系統に故障が発生してしまった場合であっても、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が嵌まり込むことで、ピストンロッド４はロック状態となる。
【００４０】
（ピストンロッドの後退動作）
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ２３が逆方向に駆動される。このとき、キー７まわりの状態は、図３（ｃ）の状態から図４（ａ）に示した状態にまず移行する。すなわち、電動モータ２３を駆動することにより、まず、ナット５が後退移動を開始する。その後、ナット５に形成された凹部６の第２平行面６ｃ部がキー７の底面をはずれるとともに、ナット５の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たると、ナット５とともにピストンロッド４は後退していく。このとき、図４（ｂ）に示すように、凹部６の傾斜面６ｂ、およびナット５（またはピストン部４ａ）の後退力により、キー７は傾斜面６ｂに沿って軸中心側に移動していく。
【００４１】
さらにナット５が後退していくと、図４（ｃ）に示したように、キー７の底面は、凹部６の第１平行面６ａ部に到達する。これにより、ピストンロッド４の後退方向へのロックが解除された状態となる。そして、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に達した時点で（エンコーダ等やリミットスイッチ８２からの信号で判断）、電動モータ２３を停止させる。
【００４２】
以上、電動アクチュエータ１の動作について説明したように、本発明に係る電動アクチュエータ１によると、ナット５の外周面の凹部６に配置されたキー７がシリンダ本体２の内壁面に形成されたテーパ部９に嵌まり込んだ状態で、電動アクチュエータ１に対してピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する外力を小さくすることができ、ネジ軸３に作用する外力および衝撃を小さくすることができる。また、その結果、従来の電動アクチュエータに比して、アクチュエータを小型・軽量化することができる。
【００４３】
また、ピストンロッド４の前進動作時、ナット５に形成された凹部６の傾斜面６ｂにより、キー７の外側への移動を確実なものとすることができている。なお、シリンダ室１１には、潤滑油が入れられ、キー７の動きをスムーズにするとともにキー７を含めその他の部品の損傷を防止している。傾斜面６ｂの軸方向に対する傾斜角度は、適宜決定される。
【００４４】
なお、ナット５の凹部６に傾斜面６ｂを形成しなくてもよい。すなわち、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面６ａおよび第２平行面６ｃを凹部６に形成した形態であってもよい（他の実施形態においても同様）。この場合、キー７の角部７ｂを、傾斜面とする。さらには、ナット５の凹部６に傾斜面６ｂを形成し、且つキー７の角部７ｂも傾斜面としてもよい（他の実施形態においても同様）。
【００４５】
また、シリンダ本体２の内壁面に形成されたテーパ部９と面接触するように、キー７のテーパ面７ａを形成することで、ピストンロッド４を後退させるときに、キー７の軸中心側への移動（ロックの解除）がスムーズになる。また、ピストンロッド４に作用する外力により生じる当該接触部（シリンダ本体２のテーパ部９とキー７のテーパ面７ａとの接触部）の応力を小さくすることができる。
【００４６】
また、ナット５の外周に等間隔でキー７を４つ配置することで、キー７に作用する外力および衝撃を４つのキーに均等分散させることができる。なお、ナット５の外周に配置する（等間隔で配置する）キーの数は、２〜３つでもよいし、５つ以上であってもよい（他の実施形態においても同様）。なお、キー７を１つだけ配置しても、ピストンロッド４をロックさせることはできるので、キー７は１つだけでもよい（他の実施形態においても同様）。
【００４７】
（他の実施形態）
図５は、他の実施形態に係る電動アクチュエータ５１を示す概略の断面図であり、ピストンロッド４が伸張位置にあるときの図である。なお、以下の説明においては、図１〜４に示した電動アクチュエータ１を構成する部品と同じ部品については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４８】
本実施形態の電動アクチュエータ５１と、図１〜４に示した電動アクチュエータ１との主な相違は、電動アクチュエータ１はロック用部材１０・バネ１７を備えるが、電動アクチュエータ１はこれらの部品を備えない点、およびネジ軸に螺合されるナットの形状・寸法である。
【００４９】
（ナット）
図５に示したように、電動アクチュエータ５１のネジ軸３に螺合されるナット１５は、電動アクチュエータ１のナット５の外周面に形成されているような凹部６を有さない。また、ナット１５のネジ加工されている部分の長さＤ（ネジ軸３と螺合する部分の長さ）は、ナット５の対応するネジ加工されている部分の長さよりも短くされている。このように、ナット１５のネジ加工されている部分の長さＤを短くすることで、ネジ軸３とナット１５との間で生じることがあるネジ軸３の回転不良を防止することができるとともに、電動アクチュエータの軽量化を図ることができる。なお、ナット１５は、ピストンロッド４のロッド部４ｂの後退方向側の端面に形成されたくぼみに嵌まり込むように形成されている。
【００５０】
（ロック用部材）
ピストンロッド４のピストン部４ａの内側にはロック用部材１０が配置されている。ここで、ロック用部材１０の正面側から視た断面図（図２のＢ−Ｂ断面図に相当する図）を省略しているが、ロック用部材１０は、電動アクチュエータ１のナット５と同様に、その正面視において四角形状の形態を有している。そして、ナット５と同様、ロック用部材１０の外周面のうち断面直線形態の４面（図示省略、ナット５と同様であるので図２のＢ−Ｂ断面図および側断面図を参照のこと）には、凹部１６が形成されている。そして、凹部１６の詳細を、図５の凹部１６周り拡大図に示したように、ロック用部材１０の凹部１６は、ピストンロッド４が前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面１６ａ、外側に向かって傾斜する傾斜面１６ｂ、および軸方向に平行な第２平行面１６ｃを備えている。なお、第２平行面１６ｃは、軸方向に直交する方向において、第１平行面１６ａよりも外側に形成されている。このように、凹部１６は、ロック用部材１０の外周面に形成された、第１平行面１６ａ・傾斜面１６ｂ・第２平行面１６ｃを有する溝形態となっている。
【００５１】
なお、電動アクチュエータ１のナット５と同様に、ロック用部材１０の外周にはキー７が等間隔で４つ配置されている（図示省略）。
【００５２】
（バネ）
また、ロック用部材１０の内側にはバネ１７が配置されている。バネ１７は、ロック用部材１０をその前進方向に付勢するコイルバネである。ピストン部４ａのピストンロッド４が後退する側の端部には、リング状の係止部４ｄが形成されている。電動アクチュエータ５１の係止部４ｄは、電動アクチュエータ１の係止部４ｄよりも、軸中心側へ延在する長さが大きい。ロック用部材１０と係止部４ｄとの間にバネ１７は収縮された状態で設置される。
【００５３】
（ピストンロッドの前進動作）
まず、ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に位置する状態から、伸張位置（前進位置）に位置する状態（図５）への動作について説明する。航空機の制御部から、脚下げの指令が出されると電動モータ２３が駆動される。これによりネジ軸３が回転し、ナット１５がピストン部４ａの内径端を押すことでピストンロッド４は前進していく。このとき、電動モータ２３からの力が、ネジ軸３、ナット１５、ピストンロッド４の順で伝わり、ピストンロッド４が前進方向に直進運動する。
【００５４】
ここで、シリンダ本体２の内壁面に形成されているテーパ部９にキー７が到達すると、ロック用部材１０に形成された凹部１６の傾斜面１６ｂ、およびロック用部材１０の前進力により、キー７は、傾斜面１６ｂに沿って（キー７の角部７ｂが傾斜面１６ｂに沿って）外側に移動していく。これにより、キー７はテーパ部９に嵌まり込んでいく。このとき、バネ１７は、ロック用部材１０が前進する動きをサポートする。すなわち、バネ１７は、キー７の外側への動きをサポートする。
【００５５】
そして、さらにナット１５が前進していくと、キー７の底面は、凹部１６の第２平行面１６ｃ部に到達する。凹部１６の第２平行面１６ｃ部にキー７の底面が到達した時点で、エンコーダからの信号で電動モータ２３を停止させる。この状態が、伸張位置（前進位置）でピストンロッド４がロックされている状態である。ピストンロッド４の後退方向への動きはキー７により阻止され、ピストンロッド４の後退方向に外力が作用すると、当該外力は、キー７を介してシリンダ本体２に入る。これにより、ネジ軸３に螺合されているナット５に作用する軸方向の外力を小さくすることができる。なお、キー７は、凹部１６の第２平行面１６ｃ部により軸中心側への移動が阻止されることでテーパ部９との係止を維持し、ピストンロッド４の後退方向に作用する外力や衝撃を受けることになる。ピストンロッド４の前進方向への動きは、ピストン部４ａのリング状の突起部４ｃにより拘束される。
【００５６】
このように、本実施形態の電動アクチュエータ５１によると、ピストンロッド４の後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態（ロック状態）をバネ１７による付勢力で形成し易くなる。
【００５７】
（ピストンロッドの後退動作）
航空機の制御部から、脚上げの指令が出されると、電動モータ２３が逆方向に駆動される。このとき、まず、ナット１５が後退移動を開始する。ナット１５の後退移動によりロック用部材１０も後退していき、ロック用部材１０に形成された凹部１６の第２平行面１６ｃ部がキー７の底面をはずれ、キー７の底面は、やがて凹部６の第１平行面１６ａ部に到達する。これにより、ピストンロッド４の後退方向へのロックが解除された状態となる。また、ナット１５の後退移動によりバネ１７は収縮する。バネ１７が収縮していくとロック用部材１０の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たり、その後、ピストンロッド４は後退していく。なお、バネ１７のバネ力によっては、ロック用部材１０の端面がピストン部４ａの係止部４ｄに当たる前に、ピストンロッド４は後退を開始する。ピストンロッド４が退避位置（後退位置）に達した時点で（エンコーダ等やリミットスイッチ８２からの信号で判断）、電動モータ２３を停止させる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の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可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータにおいてそのピストンロッドが伸張位置にあるときの概略の断面図である。
【図３】ピストンロッド前進動作中のキーの動きを説明するための図である。
【図４】ピストンロッド後退動作中のキーの動きを説明するための図である。
【図５】他の実施形態に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【図６】従来技術に係る電動アクチュエータを示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：電動アクチュエータ
２：シリンダ本体
３：ネジ軸
４：ピストンロッド
５：ナット
６：凹部
６ａ：第１平面
６ｂ：斜面
６ｃ：第２平面
７：キー
８：孔
９：テーパ部
２３：電動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ナットの外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストンロッドのピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
を備え、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、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において、
前記ナットに形成された凹部は、前記ピストンロッドが前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面、外側に向かって傾斜する傾斜面、および軸方向に平行な第２平行面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記シリンダ本体の内壁面に形成された前記テーパ部と面接触するテーパ面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記ナットの外周に等間隔で複数配置されていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項５】
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ピストンロッドのピストン部の内側に配置されたロック用部材と、
前記ロック用部材の内側に配置され、当該ロック用部材を前進方向に付勢するバネと、
前記ロック用部材の外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
を備え、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、電動アクチュエータ。
【請求項１】
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ナットの外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストンロッドのピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
を備え、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、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において、
前記ナットに形成された凹部は、前記ピストンロッドが前進する側から後退する側に向けて順に、軸方向に平行な第１平行面、外側に向かって傾斜する傾斜面、および軸方向に平行な第２平行面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記シリンダ本体の内壁面に形成された前記テーパ部と面接触するテーパ面を有することを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動アクチュエータにおいて、
前記キーは、前記ナットの外周に等間隔で複数配置されていることを特徴とする、電動アクチュエータ。
【請求項５】
シリンダ本体と、
前記シリンダ本体の中に配置され、電動モータで回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナットと、
前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して直線運動するピストンロッドと、
前記ピストンロッドのピストン部の内側に配置されたロック用部材と、
前記ロック用部材の内側に配置され、当該ロック用部材を前進方向に付勢するバネと、
前記ロック用部材の外周面に形成された凹部と、
前記凹部に配置されたキーと、
前記ピストン部の外周に形成され、前記キーが嵌まり込む孔と、
前記シリンダ本体の内壁面に形成され、前記キーが嵌まり込むテーパ部と、
を備え、
前記ピストンロッドを前進させることにより、前記キーが外側に移動して前記テーパ部に嵌まり込み、当該ピストンロッドの後退方向への動きが当該キーにより阻止された状態となる、電動アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１７２０７５（Ｐ２０１０−１７２０７５Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５５２（Ｐ２００９−１０５５２）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【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２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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