(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの一端側で当該ハウジングに対して突出して相対変位可能に設けられた第１出力部と、
前記ハウジングの他端側で当該ハウジングに対して突出して相対変位可能に設けられた第２出力部と、
前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第１スクリューと、
前記第１スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで当該第１スクリューに対して軸方向に相対変位可能な第１ナットランナと、
前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第２スクリューと、
前記第２スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで当該第２スクリューに対して軸方向に相対変位可能な第２ナットランナと、
前記第１スクリュー及び前記第１ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第１出力部を変位させる第１電動モータと、
前記第１スクリューに対する前記第１ナットランナの相対回転動作を規制するようロック可能な第１ロック機構と、
前記第２スクリューに対する前記第２ナットランナの相対回転動作を規制するようロック可能な第２ロック機構と、
を備え、
前記第１スクリュー及び前記第１ナットランナは、一方が前記第１出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が前記第１ロック機構によってロック可能に設置され、
前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナは、一方が前記第２出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が前記第２ロック機構によってロック可能に設置され、
前記第１スクリュー及び前記第２スクリューは同軸線上に沿って設置され、
前記第１スクリュー及び前記第２スクリューの一方が筒状に形成された部分を有し、当該第１スクリュー及び当該第２スクリューの一方の筒状の部分の内側に他方の端部が隙間を介した状態で挿入され、
前記第２ロック機構は、前記第２スクリューに対する前記第２ナットランナの相対回転動作を規制した状態で当該第２スクリューに対して当該第２ナットランナを相対回転させるように生じる回転トルクが当該第２スクリュー又は当該第２ナットランナから伝達された際であって当該回転トルクが所定の大きさ以上のときに、滑りを生じ、当該第２スクリューに対する当該第２ナットランナの相対回転を許容する電磁クラッチ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２】
請求項１に記載の電動アクチュエータであって、
前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第２出力部を変位させる第２電動モータを、更に備え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１又は請求項２に記載の電動アクチュエータであって、
前記第１ロック機構は、前記第１電動モータの回転軸の回転を規制することで、前記第１スクリューに対する前記第１ナットランナの相対回転動作を規制するようロック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、
ケース及び当該ケースに対して変位するプローブを有し、前記ケースに対する前記プローブの相対位置を検出する位置検出機構を更に備え、
前記ケース及び前記プローブの一方は、前記第１出力部とともに変位可能に設置され、
前記ケース及び前記プローブの他方は、前記第２出力部とともに変位可能に設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】
請求項４に記載の電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの作動を制御するコントローラと、を備え、
前記電動アクチュエータは、前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第２出力部を変位させる第２電動モータを有し、
前記コントローラは、前記位置検出機構での検出結果に基づいて、前記第１出力部に対する前記第２出力部の位置が所定の中立位置となるように、前記第２電動モータに対する回転指令を出力可能であることを特徴とする、電動アクチュエータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線方向に沿って伸縮するように変位することで機器を駆動する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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、ヘリコプター、飛しょう体、等においては、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アクチュエータが用いられている。このようなアクチュエータでは、ギア或いはスクリュー等の駆動機構において、焼き付き或いは固着といったような故障が発生することがある。また、駆動源に故障が発生してその機能の喪失又は低下等が生じることもある。
【０００３】
上記のような故障が発生した場合に備え、上述したようなアクチュエータでは、バックアップ用の駆動機構を備えて冗長化が図られた構造が設けられることで、機器駆動の信頼性が確保されることが重要となる。或いは、上述したようなアクチュエータでは、故障が発生した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、機器駆動の信頼性が確保されることが重要となる。
【０００４】
特許文献１においては、電動駆動機構又は油圧駆動機構のいずれを用いても可動ロッドを作動させることができ、冗長化が図られたアクチュエータが開示されている。このアクチュエータは、シリンダ、ピストン、ピストンに連結された可動ロッド、可動ロッド内部に一部が挿入されたネジ軸、ネジ軸に螺合してピストンとともに移動するナット、ネジ軸を回転駆動する電動モータ、を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたアクチュエータは、電動モータと油圧シリンダ機構とが備えられたハイブリッド構造のアクチュエータとして構成されるため、冗長化が図られることになる。しかしながら、電動モータ及び油圧シリンダ機構のハイブリッド化によって、構造が複雑化し、更に、重量及びコストの増大も招いてしまうことになる。
【０００７】
上記のようなハイブリッド化によらず、油圧シリンダ機構を用いずに電動モータによる電動駆動機構のみを用いて冗長化が図られた構造の電動アクチュエータの実現も可能と考えられる。このような冗長化が図られた電動アクチュエータとしては、電動モータとこの電動モータからの駆動力を伝達して機器を駆動するギア或いはスクリュー等の駆動機構とを備えた電動駆動機構が２つ設けられた構造が考えられる。そして、このように２つの電動駆動機構が設けられた電動アクチュエータとしては、２つの電動駆動機構が並列に或いは直列に設置された構造が考えられる。
【０００８】
２つの電動駆動機構が並列に設置された電動アクチュエータの場合、並列に設置された各電動駆動機構が、駆動対象の機器に対してそれぞれ連結されることになる。そして、一方の電動駆動機構において固着等の故障が発生すると、その故障の影響が、連結された駆動対象の機器を介して、故障が発生していない他方の電動駆動機構にまで生じることになる。即ち、両電動駆動機構が連結された機器を介して、故障した電動駆動機構の作動不良が、故障が生じていない電動駆動機器の作動を制約する要因となってしまう。このように、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことになる。更に、電動駆動機構が並列に設置されているため、直線方向に沿って変位することで機器を駆動する電動アクチュエータにおいて、変位方向と垂直な幅方向の寸法が増大し、構造が大型化し、設置スペースの増大を招いてしまうことになる。
【０００９】
また、２つの電動駆動機構が直列に設置された電動アクチュエータの場合、変位方向である長手方向の寸法が増大し、構造が大型化し、設置スペースの増大を招いてしまうことになる。更に、一方の電動駆動機構において固着等の故障が発生すると、故障が生じていない他方の電動駆動機構を作動させるためには、他方の電動駆動機構の可動範囲を確保するために非常に長大なストロークが必要となり、更に設置スペースの大型化を招いてしまうことになる。即ち、他方の電動駆動機構の可動範囲として、一方の電動駆動機構が固着等した位置に基づいて他方の電動駆動機構を中立位置にポジショニングでき、更にその中立位置からの作動ストロークが確保される長大なストロークが必要となる。また、このことに伴い、一方の電動駆動機構での故障が発生した場合における他方の電動駆動機構による位置制御の複雑化を招くことになり、更に、位置を検出するための位置センサの寸法も長大化してしまうことになる。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、機器駆動の信頼性を確保でき、構造の簡素化及び小型化を図れるとともに、重量及びコストの増大を抑制でき、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる、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システムと、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】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る電動アクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングの一端側で当該ハウジングに対して突出して相対変位可能に設けられた第１出力部と、前記ハウジングの他端側で当該ハウジングに対して突出して相対変位可能に設けられた第２出力部と、前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第１スクリューと、前記第１スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで当該第１スクリューに対して軸方向に相対変位可能な第１ナットランナと、前記ハウジングに少なくとも一部が収納される第２スクリューと、前記第２スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで当該第２スクリューに対して軸方向に相対変位可能な第２ナットランナと、前記第１スクリュー及び前記第１ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第１出力部を変位させる第１電動モータと、前記第１スクリューに対する前記第１ナットランナの相対回転動作を規制するようロック可能な第１ロック機構と、前記第２スクリューに対する前記第２ナットランナの相対回転動作を規制するようロック可能な第２ロック機構と、を備え、前記第１スクリュー及び前記第１ナットランナは、一方が前記第１出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が前記第１ロック機構によってロック可能に設置され、前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナは、一方が前記第２出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が前記第２ロック機構によってロック可能に設置され、前記第１スクリュー及び前記第２スクリューは同軸線上に沿って設置され、前記第１スクリュー及び前記第２スクリューの一方が筒状に形成された部分を有し、当該第１スクリュー及び当該第２スクリューの一方の筒状の部分の内側に他方の端部が隙間を介した状態で挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明に係る電動アクチュエータは、前記第２ロック機構は、前記第２スクリューに対する前記第２ナットランナの相対回転動作を規制した状態で当該第２スクリューに対して当該第２ナットランナを相対回転させるように生じる回転トルクが当該第２スクリュー又は当該第２ナットランナから伝達された際であって当該回転トルクが所定の大きさ以上のときに、滑りを生じ、当該第２スクリューに対する当該第２ナットランナの相対回転を許容する電磁クラッチとして設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、第１ロック機構が第１スクリュー及び第１ナットランナのロック動作を解放するとともに第２ロック機構が第２スクリュー及び第２ナットランナのロック動作を作動させた状態で、第１電動モータが作動する。そして、第１電動モータによる回転駆動トルクによって、第１スクリュー及び第１ナットランナの相対回転動作が生じて第１出力部が変位し、第１及び第２出力部の少なくともいずれかが連結された機器が駆動される。また、上記の構成によると、第１スクリュー及び第２スクリューのうちの一方の内側に他方の端部が隙間を介した状態で挿入され、第１スクリュー及び第２スクリューの機械的な連結が切り離されている。このため、第１スクリュー及び第１ナットランナの固着等の故障、或いは第１電動モータの故障、等が発生しても、第２スクリュー及び第２ナットランナの作動に影響を与えないことになる。よって、この構成によると、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる。
【００１４】
また、ハウジング内で同軸線上に沿って設置された第１スクリュー及び第２スクリューのうちの一方の内側に他方の端部が挿入される構造のため、変位方向である長手方向及びそれに垂直な幅方向のいずれにおいても構造の小型化を図れ、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。更に、上記の構成により、構造の簡素化を図れ、重量及びコストの増大を抑制できる。また、上記の構成により、第１スクリュー及び第１ナットランナ等の固着等の故障が生じた際における第２スクリュー又は第２ナットランナの作動ストロークが、長手方向の寸法が短い電動アクチュエータであっても容易に確保される。
【００１５】
また、上記の構成によると、第１スクリュー及び第１ナットランナ等の駆動機構の固着等の故障、或いは第１電動モータの故障、等が発生しても、第２スクリュー及び第２ナットランナの作動が確保され、第２出力部の変位が可能となる。よって、第２スクリュー及び第２ナットランナのいずれかに回転駆動トルクを伝達することで、上記の故障の発生時におけるバックアップ用の駆動機構を実現でき、冗長化を図ることができる。或いは、第２スクリュー及び第２ナットランナの作動が確保されていることで、上記の故障の発生時において、故障が発生した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を実現できる。よって、上記の構成によると、機器駆動の信頼性を確保することができる。
【００１６】
また、この構成によると、第２スクリュー又は第２ナットランナ側からの回転トルクが所定の大きさ以上のときに第２ロック機構で滑りを生じて第２スクリュー及び第２ナットランナの相対回転が許容される。このため、第１スクリュー、第１ナットランナ、第１電動モータ、等の故障の発生時において、即ち、第１電動モータから第１出力部へと至る駆動力伝達経路における故障の発生時において、故障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、所定の大きさ以上の回転トルクが作用したときに第２スクリュー及び第２ナットランナの作動を許容する構造を容易に実現できる。よって、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で、ダンピング動作（減衰動作）が可能な機構を簡素な構造である電磁クラッチで実現することができる。
【００１７】
従って、上記の構成によると、機器駆動の信頼性を確保でき、構造の簡素化及び小型化を図れるとともに、重量及びコストの増大を抑制でき、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる、電動アクチュエータを提供することができる。また、上記の構成によると、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で、ダンピング動作（減衰動作）が可能な機構を簡素な構造である電磁クラッチで実現することができる。
【００１８】
本発明に係る電動アクチュエータは、前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第２出力部を変位させる第２電動モータを、更に備えていることが好ましい。
【００１９】
この構成によると、第２ロック機構が第２スクリュー及び第２ナットランナのロック動作を解放するとともに第１ロック機構が第１スクリュー及び第１ナットランナのロック動作を作動させた状態で、第２電動モータが作動する。そして、第２電動モータによる回転駆動トルクによって、第２スクリュー及び第２ナットランナの相対回転動作が生じて第２出力部が変位し、第１及び第２出力部の少なくともいずれかが連結された機器が駆動される。このため、この構成では、第１スクリュー及び第１ナットランナ等の駆動機構の固着等の故障、或いは第１電動モータの故障、等が発生しても、バックアップ用の駆動機構としての第２スクリュー及び第２ナットランナを第２電動モータによって作動でき、冗長化が図られることになる。
【００２０】
本発明に係る電動アクチュエータは、前記第１ロック機構は、前記第１電動モータの回転軸の回転を規制することで、前記第１スクリューに対する前記第１ナットランナの相対回転動作を規制するようロックすることが好ましい。
【００２１】
この構成によると、第１ロック機構が、第１電動モータの回転軸の回転を規制するように設けられ、第１電動モータに一体化するように効率よくコンパクトに構成される。このため、電動アクチュエータの更なる小型化を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る電動アクチュエータは、ケース及び当該ケースに対して変位するプローブを有し、前記ケースに対する前記プローブの相対位置を検出する位置検出機構を更に備え、前記ケース及び前記プローブの一方は、前記第１出力部とともに変位可能に設置され、前記ケース及び前記プローブの他方は、前記第２出力部とともに変位可能に設置されていることが好ましい。
【００２３】
この構成によると、ケース及びプローブの一方が第１出力部に他方が第２出力部に設置されて構成された簡素な位置検出機構によって、第１及び第２出力部の一方に対する他方の位置を検出することができる。また、この構成によると、第１スクリュー、第１ナットランナ、第１電動モータ、等の故障が発生しているとき、及び故障が発生していないときのいずれにもおいても、１つの位置検出機構によって、電動アクチュエータのストロークを制御するための位置情報を検出することができる。
【００２４】
また、他の観点の発明として、上述した電動アクチュエータを備えた電動アクチュエータシステムの発明を構成することもできる。即ち、本発明に係る電動アクチュエータシステムは、上述した電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの作動を制御するコントローラと、を備え、前記電動アクチュエータは、前記第２スクリュー及び前記第２ナットランナのうちのいずれかに対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、前記ハウジングに対して前記第２出力部を変位させる第２電動モータを有し、前記コントローラは、前記位置検出機構での検出結果に基づいて、前記第１出力部に対する前記第２出力部の位置が所定の中立位置となるように、前記第２電動モータに対する回転指令を出力可能であることを特徴とする。
【００２５】
この構成によると、第１スクリュー、第１ナットランナ、第１電動モータ、等の故障が発生した際に、コントローラは、位置検出機構での検出結果に基づいて第２電動モータを駆動させ、第１出力部に対する第２出力部の位置が所定の中立位置となるように制御することができる。これにより、故障して作動不良となった第１スクリュー又は第１ナットランナの位置に応じて、第２スクリュー又は第２ナットランナを中立位置にポジショニングして、速やかに電動アクチュエータの制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、機器駆動の信頼性を確保でき、構造の簡素化及び小型化を図れるとともに、重量及びコストの増大を抑制でき、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる、電動アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータが航空機の翼及び舵面に対して取り付けられた状態を示す模式図である。
【図２】図１に示す電動アクチュエータの正面図である。
【図３】図１に示す電動アクチュエータの断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータシステムを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、航空機の動翼を駆動するための航空機用動翼駆動機構において電動アクチュエータが設けられた形態を例にとって説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態で例示した形態に限らず、直線方向に沿って伸縮するように変位することで機器を駆動する電動アクチュエータに関して広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられる電動アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。また、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれで用いられる電動アクチュエータに対しても本発明を適用することができる。
【００２９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータ１が航空機の翼１０１及び舵面１０２に対して取り付けられた状態を示す模式図である。電動アクチュエータ１の説明にあたり、まず、電動アクチュエータ１が適用される例である動翼駆動機構１００について説明する。図１に示す電動アクチュエータ１を含む動翼駆動機構１００は、図１にて翼１０１及び舵面１０２のみを図示して主要部の図示を省略した航空機に設置される。そして、動翼駆動機構１００は、航空機の舵面１０２を駆動するために用いられる。
【００３０】
尚、舵面１０２を構成する航空機の動翼（操縦翼面）として、補助翼（エルロン）、方向舵（ラダー）、昇降舵（エレベータ）などが挙げられる。また、電動アクチュエータ１を含む動翼駆動機構１００は、フラップやスポイラー等として構成される動翼を駆動する機構として用いられてもよい。
【００３１】
図２は、電動アクチュエータ１を含む動翼駆動機構１００の正面図である。尚、図２では、舵面１０２の一部が切り欠き状態で図示されている。図１及び図２に示すように、動翼駆動機構１００は、電動アクチュエータ１とこの電動アクチュエータ１に連結されるリアクションリンク１０３とを備えるリンク駆動機構として構成されている。
【００３２】
電動アクチュエータ１は、直線方向に沿って伸縮するように変位することで本実施形態の機器である舵面１０２を駆動するアクチュエータとして設けられている。そして、電動アクチュエータ１の一端側の端部が、舵面１０２に取り付けられた揺動軸１０４に対して、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して回転自在に取り付けられている。これにより、電動アクチュエータ１は、舵面１０２に対して、一端側が揺動自在に取り付けられている。
【００３３】
リアクションリンク１０３は、電動アクチュエータ１からの出力が舵面１０２に出力された際に、この出力による舵面１０２からの反力を支持する部材として設けられている。そして、リアクションリンク１０３は、翼１０１に対して揺動する可動側の舵面１０２が受ける負荷が、舵面１０２が揺動自在に支持される固定側の翼１０１に対して、直接に影響しないようにするために設けられている。
【００３４】
リアクションリンク１０３は、一端側の端部が、舵面１０２を翼１０１側に対して回転自在に支持する支点軸１０５に対して取り付けられる。尚、リアクションリンク１０３における一端側の端部は、例えば、支点軸１０５に対して、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して回転自在に取り付けられている。これにより、リアクションリンク１０３は、その一端側が、支点軸１０５に対して、揺動自在に取り付けられている。また、支点軸１０５と揺動軸１０４とは、軸方向が互いに平行に延びるように設けられている。そして、支点軸１０５と揺動軸１０４との間の距離寸法は、電動アクチュエータ１の作動によって支点軸１０５を中心として揺動させて舵面１０２を駆動するために必要なトルクアーム長さを確保できるように、適宜設定されている。
【００３５】
また、リアクションリンク１０３は、例えば、支点軸１０５に取り付けられる一端側からその反対側の他端側にかけて、二股に分岐するように形成されている。そして、リアクションリンク１０３における二股に分岐した部分の間に、電動アクチュエータ１の一部が配置される。また、リアクションリンク１０３における二股に分岐した他端側の各端部は、電動アクチュエータ１における揺動軸１０４に取り付けられる一端側と反対側の他端側に対して揺動自在に取り付けられている。そして、リアクションリンク１０３の他端側の各端部は、電動アクチュエータ１とリアクションリンク１０３とを互いに回転自在に連結する連結軸１０６に対して、軸受或いは円筒状の摺動用部材としてのブッシュを介して回転自在に取り付けられている。尚、電動アクチュエータ１及びリアクションリンク１０３は、連結軸１０６を介して、翼１０１に対して回転自在に支持されている。
【００３６】
次に、本実施形態に係る電動アクチュエータ１について詳しく説明する。図３は、電動アクチュエータ１の断面図である。図１乃至図３に示す電動アクチュエータ１は、第１電動モータ１１、第２電動モータ１２、ハウジング１３、第１駆動機構１４、第２駆動機構１５、第１電磁クラッチ１６、第２電磁クラッチ１７、位置検出機構１８、等を備えて構成されている。尚、図３においては、第１電動モータ１１、第２電動モータ１２、第１電磁クラッチ１６、第２電磁クラッチ１７については、断面ではなく外形が図示されている。
【００３７】
ハウジング１３は、第１駆動機構１４及び第２駆動機構１５の主要部を収納するとともに、第１電動モータ１１及び第２電動モータ１２が固定されている。尚、後述する第１駆動機構１４における第１出力部１９は、ハウジング１３に対して一端側の端部から露出して突出した状態で設けられている。また、後述する第２駆動機構１５における第２出力部２０は、ハウジング１３に対して他端側の端部から露出して突出した状態で設けられている。
【００３８】
第１電動モータ１１は、正逆回転動作が可能であって、後述するアクチュエータコントローラ２１からの指令に基づいてフィードバック制御が行われる電動モータとして構成されている。そして、第１電動モータ１１は、第１駆動機構１４に対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、ハウジング１３に対して第１出力部１９を変位させる電動モータとして設けられている。
【００３９】
第２電動モータ１２は、正逆回転動作が可能であって、後述するアクチュエータコントローラ２１からの指令に基づいてフィードバック制御が行われる電動モータとして構成されている。そして、第２電動モータ１２は、第２駆動機構１５に対して伝達される回転駆動トルクを発生させ、ハウジング１３に対して第２出力部２０を変位させる電動モータとして設けられている。
【００４０】
第１駆動機構１４は、第１出力部１９、第１ギヤユニット２２、第１スクリュー２３、第１ナットランナ２４、等を備えて構成されている。
【００４１】
第１出力部１９は、電動アクチュエータ１の一端側の端部として設けられ、揺動軸１０４に対して回転自在に取り付けられている。そして、第１出力部１９は、ハウジング１３の一端側でハウジング１３に対して突出して相対変位可能に設けられ、第１電動モータ１１から伝達された回転駆動トルクによって生じる駆動力を出力するように構成されている。
【００４２】
第１スクリュー２３は、ハウジング１３に収納され、ハウジング１３の内側で回転自在に支持されている。そして、第１スクリュー２３は、一体に形成されたネジ軸部２３ａとギヤ部２３ｂとを備えて構成されている。ネジ軸部２３ａは、中空で円筒状の部分として形成され、外周に螺旋状のネジ溝が設けられている。ネジ軸部２３ａの一端側の端部は、第１出力部１９において筒状に形成された部分に設けられてハウジング１３内で開口する穴１９ａに対して、隙間を介して挿入された状態で配置されている。
【００４３】
また、ネジ軸部２３ａの他端側の端部には、中空のギヤ部２３ｂが一体に設けられている。ギヤ部２３ｂの外周には、外歯歯車が形成されている。ネジ軸部２３ａ及びギア部２３ｂの中空の領域は、連続しており、本実施形態では、第１スクリュー２３を貫通する貫通孔として構成されている。
【００４４】
第１ナットランナ２４は、第１スクリュー２３のネジ軸部２３ａの外周に対して相対回転可能に取り付けられている。また、本実施形態では、第１ナットランナ２４は、例えば、円筒状の部分として設けられ、内周に螺旋状のネジ溝が設けられている。そして、第１ナットランナ２４は、第１出力部１９における揺動軸１０４に連結される一端側と反対側の他端側において、第１出力部１９と一体に設けられている。第１ナットランナ２４の中空の領域と第１出力部１９の穴１９ａとは、連続しており、第１スクリュー２３のネジ軸部２３ａが挿通された状態で配置されている。
【００４５】
そして、第１ナットランナ２４の内周のネジ溝と第１スクリュー２３のネジ軸部２３ａの外周のネジ溝との間においては、複数のボール３０が循環して転動するように構成されている。即ち、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４は、ボールネジ機構を構成している。第１スクリュー２３が軸心を中心として回転することで、ボール３０がネジ軸部２３ａのネジ溝と第１ナットランナ２４のネジ溝との間で転動し、第１ナットランナ２４が、ハウジング１３内で第１スクリュー２３の軸方向に変位することになる。
【００４６】
上記のように、第１ナットランナ２４は、ネジ軸部２３ａに対して相対回転することで、第１スクリュー２３に対してその軸方向に、即ち、ネジ軸２３ａに対してその軸方向に、相対変位可能に構成されている。尚、本実施形態では、第１スクリュー２３が回転し、第１ナットランナ２４が第１スクリュー２３に対して軸方向に変位する形態を例示しているが、この逆の関係の構成が実施されてもよい。即ち、第１ナットランナが回転し、第１スクリューが第１ナットランナに対して第１スクリューの軸方向に変位する形態が実施されてもよい。
【００４７】
また、第１ナットランナ２４は、その外周がハウジング１３の内壁１３ａに対して摺動自在の状態で、ハウジング１３内に設置されている。そして、第１スクリュー２３の回転に伴って第１ナットランナ２４がハウジング１３内で第１スクリュー２３の軸方向に変位すると、第１ナットランナ２４に一体に設けられた第１出力部１９もハウジング１３に対して変位することになる。
【００４８】
尚、第１ナットランナ２４の第１ハウジング１３内での第１スクリュー２３の軸方向における変位は、ハウジング１３内で第１ナットランナ２４に当接可能な段部として設けられたストローク規制部（１３ｂ、１３ｃ）によって、規制されている。即ち、第１ナットランナ２４は、ストローク規制部１３ｂとストローク規制部１３ｃとの間の領域で第１スクリュー２３の軸方向に変位可能なように、ストロークが規制されている。
【００４９】
また、第１ナットランナ２４が一体に設けられた第１出力部１９とハウジング１３との間には、第１ナットランナ２４及び第１出力部１９の軸心を中心とした回転方向の変位を規制する回り止め機構２８が設置されている。回り止め機構２８は、複数のリンク部材が連結されたリンク機構として設けられ、一方の端部が第１出力部１９に取り付けられ、他方の端部がハウジング１３に取付けられている。
【００５０】
第１ギヤユニット２２は、大径歯車として設けられたスパーギヤ２２ａと、小径歯車として設けられたピニオンギヤ２２ｂとを備えて構成されている。スパーギヤ２２ａは、第１電動モータ１１の回転軸１１ａに固定されており、第１電動モータ１１の回転駆動トルクが入力される。ピニオンギヤ２２ｂは、ハウジング１３内において回転自在に支持され、スパーギヤ２２ａ及び第１スクリュー２３のギヤ部２３ｂの両方に噛合うように設置されている。そして、ピニオンギヤ２２ｂは、スパーギヤ２２ａに入力された回転駆動トルクが伝達され、この回転を増速して第１スクリュー２３のギヤ部２３ｂに伝達する。上記により、第１電動モータ１１で発生した回転駆動トルクは、第１ギヤユニット２２を介して、第１スクリュー２３に対して伝達される。尚、第１ギヤユニット２２及びギヤ部２３ｂは、平歯車機構以外の歯車機構として構成されていてもよい。例えば、第１ギヤユニット２２及びギヤ部２３ｂが、ヘリカルギヤ機構として構成されていてもよい。
【００５１】
第２駆動機構１５は、第２出力部２０、第２ギヤユニット２５、第２スクリュー２６、第２ナットランナ２７、等を備えて構成されている。
【００５２】
第２出力部２０は、電動アクチュエータ１の他端側の端部として設けられ、連結軸１０６に対して回転自在に取り付けられている。そして、第２出力部２０は、ハウジング１３の他端側でハウジング１３に対して突出して相対変位可能に設けられ、第２電動モータ１２から伝達された回転駆動トルクによって生じた駆動力を出力するように構成されている。
【００５３】
第２スクリュー２６は、ハウジング１３に一部が収納されたネジ軸部材として構成されている。この第２スクリュー２６は、中央に貫通孔が形成された丸棒状の部材として形成され、外周にネジが設けられている。
【００５４】
また、第２スクリュー２６の一端側の端部は、第１スクリュー２３のギヤ部２３ｂ及びネジ軸部２３ａにおいて形成された中空領域に対して挿入され、第１スクリュー２３の内側に対して隙間を介して挿入された状態で配置されている。即ち、本実施形態では、第１スクリュー２３及び第２スクリュー２６の一方である第１スクリュー２３が筒状に形成された部分を有し、第１スクリュー２３の筒状の部分の内側に第１スクリュー２３及び第２スクリュー２６の他方である第２スクリュー２６の端部が隙間を介した状態で挿入されている。一方、第２スクリュー２６の他端側の端部は、ハウジング１３の他端側から突出しており、第２出力部２０に対して固定されている。
【００５５】
また、第１スクリュー２３及び第２スクリュー２６は同軸線上に沿って設置されている。即ち、第１スクリュー２３の軸心と第２スクリュー２６の軸心とは、同一線上に配置されている。
【００５６】
第２ナットランナ２７は、ハウジング１３の内側で回転自在に支持されており、第２スクリュー２６の外周に対して相対回転可能に取り付けられている。また、本実施形態では、第２ナットランナ２７は、例えば、円筒状の部分として設けられた円筒部２７ａと、円筒部２７ａの一端側の端部にフランジ状に設けられて外周に外歯歯車が形成されたギヤ部２７ｂと、を備えて構成されている。
【００５７】
第２ナットランナ２７の円筒部２７ａに形成された中央の貫通孔には、第２スクリュー２６が挿通されている。このため、第２ナットランナ２７の軸心は、第２スクリュー２６の軸心と一致した状態に設定されている。そして、円筒部２７ａの内周にはネジが形成されており、この円筒部２７ａの内周のネジは、第２スクリュー２６の外周のネジに螺合している。これにより、第２ナットランナ２７が軸心を中心として回転することで、第２ナットランナ２７に螺合する第２スクリュー２６が、ハウジング１３に対して第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７の軸方向に変位することになる。
【００５８】
上記のように、第２ナットランナ２７は、第２スクリュー２６に対して相対回転することで、第２スクリュー２６に対してその軸方向に相対変位可能に構成されている。尚、本実施形態では、第２ナットランナ２７が回転し、第２スクリュー２６が第２ナットランナ２７に対して軸方向に変位する形態を例示しているが、この逆の関係の構成が実施されてもよい。即ち、第２スクリューが回転し、第２ナットランナが第２スクリューに対して軸方向に変位する形態が実施されてもよい。
【００５９】
また、第２ナットランナ２７の回転に伴って第２スクリュー２６が軸方向に変位すると、第２スクリュー２６に固定された第２出力部２０もハウジング１３に対して変位することになる。尚、第２スクリュー２６が一体に設けられた第２出力部２０とハウジング１３との間には、第２スクリュー２６及び第２出力部２０の軸心を中心とした回転方向の変位を規制する回り止め機構２９が設置されている。回り止め機構２９は、複数のリンク部材が連結されたリンク機構として設けられ、一方の端部がハウジング１３に取り付けられ、他方の端部が第２出力部２０に取付けられている。
【００６０】
第２ギヤユニット２５は、大径歯車として設けられたスパーギヤ２５ａと、小径歯車として設けられたピニオンギヤ２５ｂとを備えて構成されている。スパーギヤ２５ａは、第２電動モータ１２の回転軸１２ａに固定されており、第２電動モータ１２の回転駆動トルクが入力される。ピニオンギヤ２５ｂは、ハウジング１３内において回転自在に支持され、スパーギヤ２５ａ及び第２ナットランナ２７のギヤ部２７ｂの両方に噛合うように設置されている。そして、ピニオンギヤ２５ｂは、スパーギヤ２５ａに入力された回転駆動トルクが伝達され、この回転を増速して第２ナットランナ２７のギヤ部２７ｂに伝達する。上記により、第２電動モータ１２で発生した回転駆動トルクは、第２ギヤユニット２５を介して、第２ナットランナ２６に対して伝達される。尚、第２ギヤユニット２５及びギヤ部２７ｂは、平歯車機構以外の歯車機構として構成されていてもよい。例えば、第２ギヤユニット２５及びギヤ部２７ｂが、ヘリカルギヤ機構として構成されていてもよい。
【００６１】
第１電磁クラッチ１６は、第１スクリュー２３に対する第１ナットランナ２４の相対回転動作を規制するようロック可能な本実施形態の第１ロック機構として設けられている。そして、本実施形態では、第１電磁クラッチ１６は、第１電動モータ１１に対して取り付けられ、第１電動モータ１１の回転軸１１ａの回転を規制することで、第１ギヤユニット２２を介して、第１スクリュー２３に対する第１ナットランナ２４の相対回転動作を規制するようロックするように構成されている。
【００６２】
尚、本実施形態では、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４は、その一方である第１ナットランナ２４が、第１出力部１９に対して一体に設けられる。そして、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４の他方である第１スクリュー２３が、第１ギヤユニット２２を介して、第１電磁クラッチ１６によってロック可能に設置されている。
【００６３】
また、第１電磁クラッチ１６は、例えば、噛み合いクラッチ、又は、摩擦クラッチとして構成されている。そして、第１電磁クラッチ１６は、例えば、非励磁の状態でバネ力によってクラッチによるロック動作を作動させ、励磁した状態でバネ力に抗してクラッチによるロック動作を解放させるように構成されている。
【００６４】
第２電磁クラッチ１７は、第２スクリュー２６に対する第２ナットランナ２７の相対回転動作を規制するようロック可能な本実施形態の第２ロック機構として設けられている。そして、本実施形態では、第２電磁クラッチ１７は、第２電動モータ１２に対して取り付けられ、第２電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を規制することで、第２ギヤユニット２５を介して、第２スクリュー２６に対する第２ナットランナ２７の相対回転動作を規制するようロックするように構成されている。
【００６５】
尚、本実施形態では、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７は、その一方である第２スクリュー２６が、第２出力部２０に対して固定される。そして、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７の他方である第２ナットランナ２７が、第２ギヤユニット２５を介して、第２電磁クラッチ１７によってロック可能に設置されている。
【００６６】
また、第２電磁クラッチ１７は、例えば、噛み合いクラッチ、又は、摩擦クラッチとして構成されている。そして、第２電磁クラッチ１７は、例えば、非励磁の状態でバネ力によってクラッチによるロック動作を作動させ、励磁した状態でバネ力に抗してクラッチによるロック動作を解放させるように構成されている。
【００６７】
位置検出機構１８は、ケース３１及びこのケース３１に対して変位するプローブ３２を有し、ケース３１に対するプローブ３２の相対位置を検出する機構として設けられている。そして、位置検出機構１８は、プローブ３２及びケース３１の主要部が、第１出力部１９及び第１スクリュー２３の内側に配置されている。
【００６８】
プローブ３２は、軸状部材３２ａ、軸状部材３２ａに固定された取付部３２ｂ及びコア３２ｃ、を有して構成されている。軸状部材３２ａは、第１出力部１９の穴１９ａから第１スクリュー２３の内側の中空領域に亘って第１スクリュー２３の軸方向に沿って延びるように設置されている。軸状部材３２ａは、例えば、ＳＵＳ３００系ステンレス鋼によって形成されている。
【００６９】
取付部３２ｂは、軸状部材３２ａの一端側の端部に設けられ、第１出力部１９に対して例えば螺合によって固定されることでプローブ３２を第１出力部１９に取り付けるための部分として構成されている。これにより、プローブ３２は、第１出力部１９に対して片持ち状に支持されている。また、この構成により、本実施形態では、ケース３１及びプローブ３２の一方であるプローブ３２が、第１出力部１９とともに変位可能に設置されている。
【００７０】
また、プローブ３２におけるコア３２ｃは、軸状部材３２ａの他端側の端部に設けられ、ケース３１の内側でケース３１に対して相対変位する可動鉄心として構成されている。このコア１３は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの合金であるパーマロイ、或いは、電磁軟鉄によって形成されている。
【００７１】
ケース３１は、第２スクリュー２６の一端側の端部に固定された筒状の構造体として設けられ、第１スクリュー２３の内側の中空領域に配置されている。ケース３１の内側には、プローブ３２の他端側の端部が挿入され、コア３２ｃがケース３１の内側でケース３１に対して相対変位可能に配置されている。また、ケース３１は、他端側の端部において、第２スクリュー２６の一端側の端部に固定されており、第２スクリュー２６に対して片持ち状に支持されている。これにより、本実施形態では、ケース３１及びプローブ３２の他方であるケース３１が、第２スクリュー２６が固定された第２出力部２０とともに変位可能に設置されている。
【００７２】
また、図３では、図示が省略されているが、ケース３１は、その内側において、ケース３１に対するプローブ３２のコア３２ａの位置検出信号を出力する位置検出信号出力部が設けられている。この位置検出信号出力部は、ケース３１に保持されるとともに内側にコア３２ｃが変位可能に配置されるコイルを有している。そして、この位置検出信号出力部は、入力電圧が印加されて励磁される１次側のコイルと、１次側のコイルが励磁された状態でコア３２ｃが変位することによって誘起電圧が発生する２次側のコイルとを有し、２次側のコイルで発生した誘起電圧に基づく信号を位置検出信号として出力する。尚、この位置検出信号は、第２スクリュー２６の内側の貫通孔を経て外部へと延びるケーブル３３を介して後述のアクチュエータコントローラ２１へと送信される。
【００７３】
次に、電動アクチュエータ１を備える電動アクチュエータシステム１０について説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータシステム１０を模式的に示す図である。図４に示すように、電動アクチュエータシステム１０は、電動アクチュエータ１、ドライバ（３４ａ、３４ｂ）、アクチュエータコントローラ２１を備えて構成されている。
【００７４】
ドライバ３４ａは、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて第１電動モータ１１を駆動するモータ駆動装置として構成されている。一方、ドライバ３４ｂは、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて第２電動モータ１２を駆動するモータ駆動装置として構成されている。
【００７５】
アクチュエータコントローラ２１は、電動アクチュエータ１の作動を制御する本実施形態のコントローラとして設けられている。このアクチュエータコントローラ２１は、舵面１０２の動作を指令する図示しない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の作動を制御するように構成されている。そして、アクチュエータコントローラ２１は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、即ち、位置検出機構１８の位置検出信号出力部から送信される位置検出信号に基づいて、ドライバ３４ａを介して第１電動モータ１１の運転状態を制御し、ケース１３に対する第１出力部１９の位置を制御する。
【００７６】
更に、アクチュエータコントローラ２１は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、ドライバ３４ｂを介して第２電動モータ１２の運転状態を制御し、ケース１３に対する第２出力部２０の位置も制御可能に構成されている。また、アクチュエータコントローラ２１は、第１電動モータ１１或いは第１駆動機構１４にて故障が発生した際には、第１出力部１９がハウジング１３に対して停止している位置に応じて、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、第１出力部１９に対する第２出力部２０の位置が所定の中立位置となるように、第２電動モータ１２に対する回転指令を出力可能に構成されている。
【００７７】
また、アクチュエータコントローラ２１は、第１電磁クラッチ１６及び第２電磁クラッチ１７の作動状態も制御するように構成されている。即ち、第１電磁クラッチ１６は、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて、励磁状態と非励磁状態とのいずれかに切り替えられる。同様に、第２電磁クラッチ１７は、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて、励磁状態と非励磁状態とのいずれかに切り替えられる。
【００７８】
次に、電動アクチュエータ１及び電動アクチュエータシステム１０の作動について説明する。電動アクチュエータ１において故障が発生していない通常の状態では、アクチュエータコントローラ２１からの指令に基づいて、第１電動モータ１１の運転による電動アクチュエータ１の作動が行われる。
【００７９】
上記の場合、第１電磁クラッチ１６は、アクチュエータコントローラ２１の指令によって励磁された状態であり、バネ力によるロック動作が解放され、第１電動モータ１１の回転軸１１ａの回転が可能である。一方、第２電磁クラッチ１７は、アクチュエータコントローラ２１の指令によって励磁されておらず非励磁状態であり、バネ力によるロック動作を作動させ、第２電動モータ１２の回転軸１２ａの回転を規制している。これにより、第２ナットランナ２７が、第２ギヤユニット２５を介して、第２電磁クラッチ１７によってロックされている。そして、第２ナットランナ２７に対する第２スクリュー２６の相対変位が生じず、第２出力部２０のハウジング１３に対する位置が変化せずに保持されている。
【００８０】
上記の状態で、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて第１電動モータ１１の回転が制御される。そして、第１電動モータ１１が回転することで、回転軸１１ａとともにスパーギヤ２２ａが回転し、スパーギヤ２２ａに噛合うピニオンギヤ２２ｂも回転する。更に、ピニオンギヤ２２ｂの回転が第１スクリュー２３のギヤ部２３ｂに伝達され、第１スクリュー２３が軸心を中心として回転する。
【００８１】
第１スクリュー２３が回転すると、ネジ軸部２３ａと第１ナットランナ２４との間の複数のボール３０が転動し、第１ナットランナ２４が第１スクリュー２３に対して相対回転しながら第１スクリュー２３の軸方向に変位する。これにより、回転止め機構２８によって軸心を中心とする回転が規制された第１出力部１９とともに、第１ナットランナ２４がハウジング１３に対して第１スクリュー２３の軸方向に変位することになる。
【００８２】
上記の作動により、第１出力部１９がハウジング１３に対して伸張又は収縮するように変位する。そして、このように電動アクチュエータ１が伸張又は収縮して第１出力部１９と第２出力部２０との間で生じる駆動力によって、舵面１０２が駆動されることになる。即ち、連結軸１０６を中心として揺動可能な電動アクチュエータ１によって付勢されて、舵面１０２が駆動される。そして、リアクションリンク１０３は、一端側が支点軸１０５に対して、他端側が連結軸１０６に対して、取り付けられており、電動アクチュエータ１の作動に伴って、舵面１０２が、支点軸１０５を中心として揺動して駆動されることになる。
【００８３】
尚、第１電動モータ１１が所定の方向に回転することで、第１出力部１９がハウジング１３から伸張するように変位し、第１電動モータ１１が上記の所定の方向と反対の方向に回転することで、第１出力部１９がハウジング１３に対して収縮するように変位することになる。また、第１出力部１９のハウジング１３に対する位置は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、アクチュエータコントローラ２１によって制御される。
【００８４】
一方、第１電動モータ１１から第１出力部１９へと至る駆動力伝達経路において、即ち、第１電動モータ１１或いは第１駆動機構１４において、故障が発生する場合がある。この場合、アクチュエータコントローラ２１からの指令に基づいて、第１電動モータ１１の運転が停止されて第２電動モータ１２の運転による電動アクチュエータ１の作動が行われる。
【００８５】
第１電動モータ１１から第１出力部１９へと至る駆動力伝達経路における故障としては、第１電動モータ１１の故障、第１ギヤユニット２２における焼き付き或いは固着等の故障、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４における焼き付き或いは固着等の故障、等が発生し得る。このような故障については、例えば、第１電動モータ１１に供給される電流の過電流の検出、或いは、電動アクチュエータ１内に設置された図示しない温度センサによる温度上昇の検出、等によって検知される。
【００８６】
第１電動モータ１１から第１出力部１９へと至る駆動力伝達経路における故障が検知された場合、その故障検知信号は、アクチュエータコントローラ２１に送信される。そして、アクチュエータコントローラ２１は、上記の故障検知信号を受信すると、第１電磁クラッチ１６の励磁を解除して非励磁状態に移行させ、バネ力によるロック動作が作動した状態に移行させる。これにより、第１電動モータ１１の回転軸１１ａの回転が規制され、第１スクリュー２３が、第１ギヤユニット２２を介して、第１電磁クラッチ１６によってロックされた状態となる。そして、第１スクリュー２３に対する第２ナットランナ２４の相対変位が生じず、故障の状況にかかわらず、第１出力部１９のハウジング１３に対する位置が変化せずに保持される。
【００８７】
更に、アクチュエータコントローラ２１は、前述の故障検知信号を受信すると、第２電磁クラッチ１７を励磁させ、バネ力によるロック動作を解放し、第２電動モータ１２の回転軸１２ａの回転が可能な状態に移行させる。これにより、第２電動モータ１２の運転による電動アクチュエータ１の作動が可能な状態となる。
【００８８】
また、アクチュエータコントローラ２１は、上記のように第１電磁クラッチ１６のロック動作が作動するとともに第２電磁クラッチ１７のロック動作が解放された状態で、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、第１出力部１９に対する第２出力部２０の位置が所定の中立位置となるように、第２電動モータ１２に対する回転指令を出力する。
【００８９】
例えば、第１電動モータ１１から第１出力部１９へと至る駆動力伝達経路における故障が発生する前の状態における第１出力部１９のハウジング１３に対する中立位置から、所定のストロークだけ第１出力部１９の位置がずれた状態で上記の故障が発生したとする。この場合、アクチュエータコントローラ２１は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、故障発生前の第１出力部１９の中立位置からのずれ量である上記の所定のストローク分だけ第２出力部２０をハウジング１３に対して変位させるように、第２電動モータ１２に対する回転指令を出力する。
【００９０】
上記により、故障発生時に、第１出力部１９がハウジング１３に対して停止している位置に応じて、第１出力部１９に対する第２出力部２０の位置が所定の中立位置となるように調整されるセンタリング動作が行われることになる。即ち、故障発生前の第１出力部１９の中立位置からのずれ量に応じて、第２出力部２０の第１出力部１９に対する位置が調整される。そして、故障発生前に第１出力部１９が中立位置に位置した状態と、故障発生後に上記のセンタリング動作が行われて第２出力部２０が新たな所定の中立位置に位置した状態とにおいては、第１出力部１９に連結された搖動軸１０４と第２出力部２０に連結された連結軸１０６との間の距離は同じとなる。
【００９１】
上記のセンタリング動作が終了した後は、アクチュエータコントローラ２１からの指令信号に基づいて第２電動モータ１２の回転が制御される。そして、第２電動モータ１２が回転することで、回転軸１２ａとともにスパーギヤ２５ａが回転し、スパーギヤ２５ａに噛合うピニオンギヤ２５ｂも回転する。更に、ピニオンギヤ２５ｂの回転が第２ナットランナ２７のギヤ部２７ｂに伝達され、第２ナットランナ２７が軸心を中心として回転する。
【００９２】
第２ナットランナ２７が回転すると、第２スクリュー２６が第２ナットランナ２７に対して相対回転しながら第２スクリュー２６の軸方向に変位する。これにより、回転止め機構２９によって軸心を中心とする回転が規制された第２出力部２０とともに、第２スクリュー２６がハウジング１３に対して第２スクリュー２６の軸方向に変位することになる。
【００９３】
上記の作動により、第２出力部２０がハウジング１３に対して伸張又は収縮するように変位する。そして、このように電動アクチュエータ１が伸張又は収縮して第１出力部１９と第２出力部２０との間で生じる駆動力によって、舵面１０２が駆動されることになる。即ち、連結軸１０６を中心として揺動可能な電動アクチュエータ１によって付勢されて、舵面１０２が、支点軸１０５を中心として揺動して駆動されることになる。また、第２出力部２０のハウジング１３に対する位置は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて、アクチュエータコントローラ２１によって制御される。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態によると、第１電磁クラッチ１６が第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４のロック動作を解放するとともに第２電磁クラッチ１７が第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７のロック動作を作動させた状態で、第１電動モータ１１が作動する。そして、第１電動モータ１１による回転駆動トルクによって、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４の相対回転動作が生じて第１出力部１９が変位し、第１出力部１９が連結された舵面１０２が駆動される。また、本実施形態によると、第１スクリュー２３の内側に第２スクリュー２６の端部が隙間を介した状態で挿入され、第１スクリュー２３及び第２スクリュー２６の機械的な連結が切り離されている。このため、第１スクリュー２３、第１ナットランナ２４、第１ギヤユニット２２の固着等の故障、或いは第１電動モータ１１の故障、等が発生しても、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７の作動に影響を与えないことになる。よって、本実施形態によると、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる。
【００９５】
また、本実施形態によると、ハウジング１３内で同軸線上に沿って設置された第１スクリュー２３及び第２スクリュー２６のうちの一方の内側に他方の端部が挿入される構造のため、変位方向である長手方向及びそれに垂直な幅方向のいずれにおいても構造の小型化を図れ、設置スペースのコンパクト化を図ることができる。更に、上記の構成により、構造の簡素化を図れ、重量及びコストの増大を抑制できる。また、上記の構成により、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４等の固着等の故障が生じた際における第２スクリュー２６の作動ストロークが、長手方向の寸法が短い電動アクチュエータ１であっても容易に確保される。
【００９６】
また、本実施形態によると、第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４等の駆動機構の固着等の故障、或いは第１電動モータ１１の故障、等が発生しても、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７の作動が確保され、第２出力部２０の変位が可能となる。よって、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７のいずれかに回転駆動トルクを伝達することで、上記の故障の発生時におけるバックアップ用の駆動機構を実現でき、冗長化を図ることができる。よって、舵面駆動の信頼性が確保されることになる。尚、本実施形態では、舵面１０２を駆動する動翼駆動機構１００に用いられた電動アクチュエータ１を例にとって説明したが、この例に限らず、舵面１０２以外の他の機器を駆動するために電動アクチュエータ１が用いられてもよい。これにより、機器駆動の信頼性が確保されることになる。
【００９７】
従って、本実施形態によると、機器駆動の信頼性を確保でき、構造の簡素化及び小型化を図れるとともに、重量及びコストの増大を抑制でき、一部の故障が全体の作動に制約を生じてしまうことを防止できる電動アクチュエータ１、及び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システム１０、を提供することができる。
【００９８】
また、本実施形態によると、第２電磁クラッチ１７が第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７のロック動作を解放するとともに第１電磁クラッチ１６が第１スクリュー２３及び第１ナットランナ２４のロック動作を作動させた状態で、第２電動モータ１２が作動する。そして、第２電動モータ１２による回転駆動トルクによって、第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７の相対回転動作が生じて第２出力部２０が変位し、第１出力部１９が連結された舵面１０２が駆動される。このため、この構成では、第１スクリュー２３、第１ナットランナ２４、第１ギヤユニット２２等の駆動機構の固着等の故障、或いは第１電動モータ１１の故障、等が発生しても、バックアップ用の駆動機構としての第２スクリュー２６及び第２ナットランナ２７を第２電動モータ１２によって作動でき、冗長化が図られることになる。
【００９９】
また、本実施形態によると、第１電磁クラッチ１６が、第１電動モータ１１の回転軸１１ａの回転を規制するように設けられ、第１電動モータ１１に一体化するように効率よくコンパクトに構成される。このため、電動アクチュエータ１の更なる小型化を図ることができる。
【０１００】
また、本実施形態によると、ケース３１及びプローブ３２の一方が第１出力部１９に他方が第２出力部２０に設置されて構成された簡素な位置検出機構１８によって、第１出力部１９及び第２出力部２０の一方に対する他方の位置を検出することができる。また、この構成によると、第１スクリュー２３、第１ナットランナ２４、第１ギヤユニット２２、第１電動モータ１１、等の故障が発生しているとき、及び故障が発生していないときのいずれにもおいても、１つの位置検出機構１８によって、電動アクチュエータ１のストロークを制御するための位置情報を検出することができる。
【０１０１】
また、本実施形態によると、第１スクリュー２３、第１ナットランナ２４、第１ギヤユニット２２、第１電動モータ１１、等の故障が発生した際に、アクチュエータコントローラ２１は、位置検出機構１８での検出結果に基づいて第２電動モータ１２を駆動させ、第１出力部１９に対する第２出力部２０の位置が所定の中立位置となるように制御することができる。これにより、故障して作動不良となった第１スクリュー２３又は第１ナットランナ２４の位置に応じて、第２スクリュー２６又は第２ナットランナ２７を中立位置にポジショニングして、速やかに電動アクチュエータ１の制御を行うことができる。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【０１０３】
（１）前述の実施形態では、航空機の動翼を駆動するための航空機用動翼駆動機構における電動アクチュエータ及びそれを備えるシステムとして構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。本発明は、直線方向に沿って伸縮するように変位することで機器を駆動する電動アクチュエータ及びそれを備えるシステムとして広く適用することができるものである。例えば、航空機、ヘリコプター、或いは、飛しょう体において用いられ、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アクチュエータに対して、本発明を適用することができる。この場合、航空機及びヘリコプターに関しては、有人機及び無人機のいずれに対しても本発明を適用することができる。
【０１０４】
（２）前述の実施形態では、ハウジングに対して第１スクリューが回転自在に支持され、第１ナットランナが第１スクリュー及びハウジングに対して変位す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。第１ナットランナが、第１スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで第１スクリューに対して軸方向に相対変位可能な形態であればよい。例えば、ハウジングに対して第１ナットランナが回転自在に支持され、第１スクリューが第１ナットランナ及びハウジングに対して変位する形態が実施されてもよい。
【０１０５】
（３）前述の実施形態では、ハウジングに対して第２ナットランナが回転自在に支持され、第２スクリューが第２ナットランナ及びハウジングに対して変位す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。第２ナットランナが、第２スクリューに対して相対回転可能に取り付けられるとともに、相対回転することで第２スクリューに対して軸方向に相対変位可能な形態であればよい。例えば、ハウジングに対して第２スクリューが回転自在に支持され、第２ナットランナが第２スクリュー及びハウジングに対して変位する形態が実施されてもよい。
【０１０６】
（４）前述の実施形態では、第１スクリューに対して第１電動モータの回転駆動トルクが伝達されるとともにこの第１スクリューが第１ロック機構（電磁クラッチ）によってロック可能に設置され、第１ナットランナが第１出力部に一体に設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、第１スクリュー及び第１ナットランナのいずれかに対して第１電動モータの回転駆動トルクが伝達され、第１スクリュー及び第１ナットランナは、一方が第１出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が第１ロック機構によってロック可能に設置される形態が実施されてもよい。
【０１０７】
（５）前述の実施形態では、第２ナットランナに対して第２電動モータの回転駆動トルクが伝達されるとともにこの第２ナットランナが第２ロック機構（電磁クラッチ）によってロック可能に設置され、第２スクリューが第２出力部に固定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。即ち、第２スクリュー及び第２ナットランナのいずれかに対して第２電動モータの回転駆動トルクが伝達され、第２スクリュー及び第２ナットランナは、一方が第２出力部に対して一体に設けられ又は固定され、他方が第２ロック機構によってロック可能に設置される形態が実施されてもよい。
【０１０８】
（６）前述の実施形態では、第１スクリュー及び第１ナットランナがボールねじ機構を構成し、第２スクリュー及び第２ナットランナが螺合する形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。即ち、第１ナットランナが第１スクリューに対して相対回転可能でこの相対回転によって第１スクリューに対して軸方向に相対変位可能な構成であればよい。そして、第２ナットランナが第２スクリューに対して相対回転可能でこの相対回転によって第２スクリューに対して軸方向に相対変位可能な構成であればよい。第１又は第２ナットランナが第１又は第２スクリューに対して相対回転して軸方向に相対変位する形態としては、ボールねじ機構、螺合以外の種々の形態を採用でき、例えば、ローラスクリュー機構を用いた形態が採用されてもよい。ローラスクリュー機構の場合、第１又は第２スクリューと第１又は第２ナットランナとの間に、外周に螺旋溝が設けられた複数のスクリュー状のローラ軸が回転自在に設置されることになる。第１又は第２スクリューの回転に伴って、或いは、第１又は第２ナットランナの回転に伴って、各ローラ軸は、第１又は第２スクリューと、第１又は第２ナットランナとに対して、螺旋溝で噛み合って各軸心を中心として回転することになる。
【０１０９】
（７）前述の実施形態では、第１電動モータと第１スクリュー又は第１ナットランナとの間に第１ギヤユニットが設けられ、第２電動モータと第２スクリュー又は第２ナットランナとの間に第２ギヤユニットが設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。第１ギヤユニット及び第２ギヤユニットが設けられていない形態であってもよい。
【０１１０】
上記の場合、第１電動モータ、第１スクリュー、第１ナットランナ、第１出力部が、同軸線上に沿って設置される構成であってもよい。例えば、第１電動モータのロータに対して第１ナットランナが固定され、第１出力部に一体に設けられ又は固定された第１スクリューが、上記のロータ及び第１ナットランナを貫通して設置された構成であってもよい。そして、この場合、上記の第１スクリューは、第１電動モータのロータに固定された第１ナットランナに対して相対回転可能に取り付けられ、ロータとともに第１ナットランナが回転することで、軸方向に変位することになる。尚、第１電動モータのロータに対して第１スクリューが固定され、第１ナットランナが、第１出力部に一体に設けられ又は固定されて第１スクリューに対して相対回転可能に取り付けられてもよい。
【０１１１】
また、第２電動モータ、第２スクリュー、第２ナットランナ、第２出力部が、同軸線上に沿って設置される構成であってもよい。例えば、第２電動モータのロータに対して第２ナットランナが固定され、第２出力部に一体に設けられ又は固定された第２スクリューが、上記のロータ及び第２ナットランナを貫通して設置された構成であってもよい。そして、この場合、上記の第２スクリューは、第２電動モータのロータに固定された第２ナットランナに対して相対回転可能に取り付けられ、ロータとともに第２ナットランナが回転することで、軸方向に変位することになる。尚、第２電動モータのロータに対して第２スクリューが固定され、第２ナットランナが、第２出力部に一体に設けられ又は固定されて第２スクリューに対して相対回転可能に取り付けられてもよい。
【０１１２】
（８）前述の実施形態では、第１電動モータ或いは第１駆動機構の故障時に第２電動モータの運転による電動アクチュエータの作動が行わ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。第２電動モータの運転による電動アクチュエータの作動が行われない形態が実施されてもよい。例えば、第２電磁クラッチが摩擦クラッチとして設けられ、所定の大きさ以上の回転トルクが第２ギヤユニットから第２電動モータに作用したときに、ロック動作を作動させている第２電磁クラッチにおいて滑りを生じ、第２スクリューに対する第２ナットランナの相対回転を許容する形態が実施されてもよい。この場合、第２電磁クラッチは、フリクションダンパとしての機能を果たすことができる。そして、第２スクリュー及び第２ナットランナの作動が確保されていることで、上記の故障の発生時において、故障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を実現できる。よって、上記の構成によっても、機器駆動の信頼性を確保することができる。
【０１１３】
（９）前述の実施形態では、第２電動モータが設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよく、第２電動モータが設けられていない形態が実施されてもよい。この場合、例えば、第２ギヤユニットのスパーギヤの回転軸の回転を規制することで、第２スクリューに対する第２ナットランナの相対回転動作を規制する第２ロック機構が設けられてもよい。そして、この場合、第２ロック機構が、第２スクリューに対する第２ナットランナの相対回転動作を規制した状態で第２スクリューに対して第２ナットランナを相対回転させるように生じる回転トルクが第２スクリュー又は第２ナットランナから伝達された際であって回転トルクが所定の大きさ以上のときに、滑りを生じ、第２スクリューに対する第２ナットランナの相対回転を許容する形態が実施されてもよい。
【０１１４】
上記の変形例によると、第２スクリュー又は第２ナットランナ側からの回転トルクが所定の大きさ以上のときに第２ロック機構で滑りを生じて第２スクリュー及び第２ナットランナの相対回転が許容される。このため、第１スクリュー、第１ナットランナ、第１電動モータ、等の故障の発生時において、故障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、所定の大きさ以上の回転トルクが作用したときに第２スクリュー及び第２ナットランナの作動を許容する構造を容易に実現できる。よって、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で、ダンピング動作（減衰動作）が可能な機構を簡素な構造で実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、直線方向に沿って伸縮するように変位することで機器を駆動する電動アクチュエータ及びそれを備える電動アクチュエータシステム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】
【０１１６】
１                            電動アクチュエータ
１１                          第１電動モータ
１３                          ハウジング
１６                          第１ロック機構
１７                          第２ロック機構
１９                          第１出力部
２０                          第２出力部
２３                          第１スクリュー
２４                          第１ナットランナ
２６                          第２スクリュー
２７                          第２ナットランナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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