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JP4666443B2 - 電動アクチュエータ及びこれを用いたロケット - Google Patents

電動アクチュエータ及びこれを用いたロケット Download PDF

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JP4666443B2 JP2001233298A JP2001233298A JP4666443B2 JP 4666443 B2 JP4666443 B2 JP 4666443B2 JP 2001233298 A JP2001233298 A JP 2001233298A JP 2001233298 A JP2001233298 A JP 2001233298A JP 4666443 B2 JP4666443 B2 JP 4666443B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータ及びこれを用いたロケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記したような電動アクチュエータとしては、例えば、図3に示すように、機体R1に枢着連結されたハウジング54に互いに平行をなした状態で収容された第1モータ55および第2モータ56と、第1モータ55および第2モータ56と平行に配置されるボールスクリュー50と、このボールスクリュー50のリード52に装着されて第1モータ55および第2モータ56の各出力軸に装着された第1歯車57および第2歯車59の双方に同時に螺合する第3歯車58と、ボールスクリュー50のナット53と一体をなすハウジング60にリード52と同軸に設けたアーム61を備えた電動アクチュエータ51がある。
【0003】
この電動アクチュエータ51は、いわゆる、第1モータ55および第2モータ56の各トルクの和による冗長であり、例えば、第1モータ55が故障した場合には、第2モータ56のみでボールスクリュー50のリード52を駆動して、ハウジング60とともにアーム61を矢印X方向に移動させるようになっている。
【0004】
また、この電動アクチュエータ51とは異なる他の電動アクチュエータとしては、図4に示すように、機体R2に枢着連結されたハウジング74に互いに同軸をなす状態で収容された第1モータ75および第2モータ76と、第1モータ75および第2モータ76と直交して配置されるボールスクリュー70と、このボールスクリュー70のリード72に第1モータ55および第2モータ56の各出力軸を連結する差動歯車列79と、ボールスクリュー70のナット73と一体をなすハウジング80にリード72と同軸に設けたアーム81を備えた電動アクチュエータ71があり、第1モータ75および第2モータ76には、各々の出力軸の回転を規制する第1ブレーキ77および第2ブレーキ78が設けてある。
【0005】
この電動アクチュエータ71は、いわゆる、第1モータ75および第2モータ76の各速度の和による冗長であり、例えば、第1モータ75が故障した場合には、第1ブレーキ77によって第1モータ75の出力軸にブレーキを掛け、第2モータ76のみでボールスクリュー70のリード72を駆動して、ハウジング80とともにアーム81を矢印X方向に移動させるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の電動アクチュエータにおいて、図3に示した電動アクチュエータ51では、第1モータ55が故障して第2モータ56のみを運転する場合には、第1モータ55の慣性負荷によって電動アクチュエータ51の効率が低下してしまうという問題があった。
【0007】
また、第1モータ55の慣性負荷の影響を受けないようにするには、クラッチ機構が必要となり、電動アクチュエータ51の動力伝達系の信頼性が低下するという問題があった。
【0008】
一方、図4に示した電動アクチュエータ71では、差動歯車列79を用いているため、伝達効率が低下すると共に、機構系が複雑となり、信頼性が低下するのに加えて、製造コストが増加してしまうという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【0009】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、動力の伝達効率および信頼性を低下させることなく、構造の簡略化および製造コストの低減化を実現することが可能である電動アクチュエータを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した電動アクチュエータは、駆動対象物を駆動するためのものであり、第1モータと、第2モータを備え、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか一方のモータ側には、ボールスクリューのリードをモータ回転軸と同軸に設けると共に、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか他方のモータ側には、ボールスクリューのナットをモータ回転軸と同軸に設けて、ボールスクリューを介して第1モータ及び第2モータを連結しているとともに、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか一方のモータ側には、ボールスクリューのリードの回転を規制するリードブレーキを設けると共に、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか他方のモータ側には、ボールスクリューのナットの回転を規制するナットブレーキを設けており、第1モータが停止した場合には、リードブレーキによって第1モータのモータ回転軸の回転を規制して、第2モータのみで駆動対象物を駆動させ、第2モータが停止した場合には、ナットブレーキによって第2モータのモータ回転軸の回転を規制して、第1モータのみで駆動対象物を駆動することを特徴としている。
【0011】
請求項2に記載の電動アクチュエータは、請求項1に記載した駆動対象物がロケットの可動ノズルであり、第1モータが停止した場合には、リードブレーキによって第1モータのモータ回転軸の回転を規制して、第2モータのみで可動ノズルを動作させ、第2モータが停止した場合には、ナットブレーキによって第2モータのモータ回転軸の回転を規制して、第1モータのみで可動ノズルを動作させて、その可動ノズルの角度制御を行うことを特徴としている。
請求項3に記載のロケットは、請求項2に記載した電動アクチュエータを、ロケットの機体の尾部と、この機体の尾部において始点に首振り可能に支持された可動ノズルとの間に、互いに90°の間隔をおいて2個配置したものである。
【0012】
【発明の作用】
本発明に係る電動アクチュエータでは、ボールスクリューが、第1モータの回転角と第2モータの回転角との和の分だけ運動することとなって、速度和の冗長が構成され、例えば、第1モータを固定しても、この第1モータの慣性負荷は第2モータの負荷にはならず、動力の伝達効率の低下が回避されることとなる。
第1モータが停止した場合には、その第1モータのモータ回転軸にブレーキを掛ければ、速度は半減するものの停止した第1モータの慣性負荷の影響を受けることなく、第2モータのみでの駆動対象物の駆動を行い得ることとなる。
従って、高い伝達効率が維持されることになり、この際、従来の速度和による冗長電動アクチュエータのように、差動歯車列を使用しないために構造も簡単になり、その結果、伝達効率及び信頼性の低下が阻止されることとなる。
一方、第2モータが停止した場合には、ナットブレーキによって第2モータのモータ回転軸の回転を規制して、第1モータのみで駆動対象物を動作させる。
【0013】
本発明に係るロケットでは、各電動アクチュエータを必要に応じて作動させて各アームをそれぞれ矢印方向に移動させることにより、可動ノズルの角度の制御を行う。
【0014】
【発明の効果】
請求項1,2に記載の電動アクチュエータでは、次の効果を得ることができる。
上記した構成としているので、高い動力伝達効率を維持することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
第1モータが停止した場合であったとしても、速度は半減するものの停止した第1モータの慣性負荷の影響を受けることなく、第2モータのみで駆動することができ、この際、差動歯車列を必要としないため、構造が簡単になりる分だけ、信頼性の向上及びコストの低減を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
換言すると、停止した一方のモータ(あるいは他方のモータ)の慣性負荷の影響を受けることなく、他方のモータ(あるいは一方のモータ)のみでの駆動を行い得ることとなり、従って、高い伝達効率を維持できる。この際、従来の速度和による冗長電動アクチュエータのように、差動歯車列を使用しないために構造も簡単になり、その結果、伝達効率及び信頼性の低下を阻止できる。
【0015】
請求項3に記載のロケットでは、各電動アクチュエータを必要に応じて作動させて各アームをそれぞれ移動させることにより、可動ノズルの角度の制御を行うことができる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1および図2は本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示している。
【0018】
図1に示すように、この電動アクチュエータ1は、機体Rに枢着連結されるハウジング4に収容された第1モータ5と、この第1モータ5と同軸に配置されたの第2モータ6と、第1モータ5のモータ回転軸5aに同軸に設けたボールスクリュー12のリード2と、第2モータ6のモータ回転軸6aに同軸に設けたハウジング10と一体をなすボールスクリュー12のナット3と、第2モータ6にモータ回転軸6aと同軸に設けたアーム11を備えており、ボールスクリュー12を介して連結した第1モータ5および第2モータ6を回転させることによって、ハウジング10および第2モータ6とともにアーム11を矢印X方向に移動させるようになっている。
【0019】
この場合、第1モータ5側には、ボールスクリュー12のリード2の回転を規制するリードブレーキ7が設けてあると共に、第2モータ6側には、ボールスクリュー12のナット3の回転を規制するナットブレーキ8が設けてある。
【0020】
この電動アクチュエータ1は、図2に示すように、ロケットの機体Rの尾部と、この機体Rの尾部において始点35に首振り可能に支持された可動ノズル33との間に、互いに90°の間隔をおいて2個配置され、これらの電動アクチュエータ1を必要に応じて作動させて各アーム11をそれぞれ矢印X方向に移動させることによって、可動ノズル33の角度の制御を行うようになっている。
【0021】
上記したように、この電動アクチュエータ1は、いわゆる速度和の冗長性を有するものであって、通常の運転状態では、第1モータ5および第2モータ6の回転角の和の分だけボールスクリュー12が運動する。
【0022】
そして、この電動アクチュエータ1において、例えば、第1モータ5が故障した場合には、リードブレーキ7によって第1モータ5のモータ回転軸5aの回転を規制して、第2モータ6のみで可動ノズル33を駆動する。
【0023】
一方、第2モータ6が故障した場合には、ナットブレーキ8によって第2モータ6のモータ回転軸6aの回転を規制して、第1モータ5のみで可動ノズル33を駆動する。
【0024】
したがって、この電動アクチュエータ1では、一方のモータ5(あるいは他方のモータ6)が停止した場合には、速度は半減するものの停止した一方のモータ5(あるいは他方のモータ6)の慣性負荷の影響を受けることなく、他方のモータ6(あるいは一方のモータ5)のみでの駆動を行い得ることとなり、したがって、高い伝達効率が維持されることとなり、この際、従来の速度和による冗長電動アクチュエータのように、差動歯車列を使用しないため、構造も簡単になり、その結果、伝達効率および信頼性の低下が阻止されることとなる。
【0025】
上記した実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示したが、これに限定されるものではなく、本発明に係わる電動アクチュエータを、例えば、操舵翼や開閉ハッチの駆動に採用することも可能である。
【0026】
また、本発明に係わる電動アクチュエータの詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示す概略構成説明図である。
【図2】図1における電動アクチュエータをロケットの可動ノズルの駆動源として採用した状況を示す底面説明図(a)および側方からの部分断面説明図(b)である。
【図3】従来の電動アクチュエータを示す概略構成説明図である。
【図4】従来の他の電動アクチュエータを示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
1 電動アクチュエータ
2 リード
3 ナット
5 第1モータ
5a モータ回転軸
6 第2モータ
6a モータ回転軸
7 リードブレーキ
8 ナットブレーキ
12 ボールスクリュー

Claims (3)

  1. 第1モータと、第2モータを備え、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか一方のモータ側には、ボールスクリューのリードをモータ回転軸と同軸に設けると共に、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか他方のモータ側には、ボールスクリューのナットをモータ回転軸と同軸に設けて、ボールスクリューを介して第1モータ及び第2モータを連結しているとともに、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか一方のモータ側には、ボールスクリューのリードの回転を規制するリードブレーキを設けると共に、第1モータ及び第2モータのうちのいずれか他方のモータ側には、ボールスクリューのナットの回転を規制するナットブレーキを設けており、
    第1モータが停止した場合には、リードブレーキによって第1モータのモータ回転軸の回転を規制して、第2モータのみで駆動対象物を駆動させ、第2モータが停止した場合には、ナットブレーキによって第2モータのモータ回転軸の回転を規制して、第1モータのみで駆動対象物を駆動することを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 駆動対象物がロケットの可動ノズルであり、
    第1モータが停止した場合には、リードブレーキによって第1モータのモータ回転軸の回転を規制して、第2モータのみで可動ノズルを動作させ、第2モータが停止した場合には、ナットブレーキによって第2モータのモータ回転軸の回転を規制して、第1モータのみで可動ノズルを動作させて、その可動ノズルの角度制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電動アクチュエータ。
  3. 請求項2に記載の電動アクチュエータが、ロケットの機体の尾部と、この機体の尾部において始点に首振り可能に支持された可動ノズルとの間に、互いに90°の間隔をおいて2個配置されていることを特徴とするロケット。
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