特許 6203199 アクチュエータ・システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203199

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】アクチュエータ・システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B64C 13/50 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   B64C13/50

【請求項の数】24

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-556527(P2014-556527)

(86)(22)【出願日】2012年2月9日

(65)【公表番号】特表2015-506876(P2015-506876A)

(43)【公表日】2015年3月5日

(86)【国際出願番号】US2012024558

(87)【国際公開番号】WO2013119242

(87)【国際公開日】20130815

【審査請求日】2015年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】501188177

【氏名又は名称】ムーグ インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】コップ、ジョン

【審査官】 畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１００２４１２１（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０２０４５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０２６５２９９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１７２１８２６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００９８９４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ １３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準構造体に対して第１の軸の周りで回転運動するように構成及び配置された共有リンクと、
前記基準構造体に対して第２の軸の周りで回転運動するように構成及び配置された被制御要素と、
前記第２の軸からオフセットされた第１の要素連結部において前記被制御要素に連結された第１のリンケージであって、前記第１の軸からオフセットされた第１の部材連結部まで、前記第１の要素連結部から延びる第１のリンケージと、
前記第２の軸からオフセットされた第２の要素連結部において前記被制御要素に連結された第２のリンケージであって、前記第１の軸からオフセットされた第２の部材連結部まで、前記第２の要素連結部から延びる第２のリンケージと、
前記第１のリンケージに連結され、且つ前記共有リンクに対して第３の軸の周りで回転運動するように構成及び配置された第１の部材と、
前記第１の部材の回転を制御するように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記第２のリンケージに連結され、且つ前記共有リンクに対して第４の軸の周りで回転運動するように構成及び配置された第２の部材と、
前記第２の部材の回転を制御するように構成及び配置された第２のアクチュエータと
を有し、
前記第１のアクチュエータ、前記第１の部材、及び前記第１のリンケージは、前記第２のアクチュエータが前記共有リンクに対する前記第４の軸の周りの前記第２の部材の回転を動作的にロックしているときに、前記被制御要素を前記基準構造体に対して前記第２の軸の周りで回転させるように構成及び配置され、また
前記共有リンク、前記第１及び第２の部材、並びに前記第１及び第２のアクチュエータは、前記第２のアクチュエータが前記共有リンクに対する前記第４の軸の周りの前記第２の部材の回転を動作的にロックしているときに、前記共有リンクが前記第１の軸の周りで回転するように構成及び配置されている
アクチュエータ・システム。

【請求項2】

前記第１、第２、第３、及び第４の軸が、実質的に互いに平行である、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項3】

前記第１の部材連結部及び前記第２の部材連結部が、前記第１の軸及び前記第２の軸を通る想像線の相反する側に位置決めされる、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項4】

前記第１の要素連結部及び前記第２の要素連結部が、前記第１の軸及び前記第２の軸を通る想像線の同じ側に位置決めされる、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項5】

前記第３の軸が前記第４の軸と一致する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項6】

前記第１の軸が前記第３の軸と一致する、請求項５に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項7】

前記第１の軸の周りでの前記共有リンクの回転を制限するように構成及び配置されたブレーキをさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項8】

前記第１の軸の周りでの前記共有リンクの回転を付勢するように構成及び配置されたばねをさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項9】

前記第２の軸の周りでの前記被制御要素の回転を付勢するように構成及び配置されたばねをさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項10】

前記第１の軸の周りでの前記共有リンクの回転を抑制するように構成及び配置されたダンパをさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項11】

前記第１の部材が第１の出力軸を有し、前記第１のリンケージが第１のオフセット・リンクを有し、前記第１のオフセット・リンクが前記第１の部材連結部で枢動するように構成及び配置され、また前記第２の部材が第２の出力軸を有し、前記第２のリンケージが第２のオフセット・リンクを有し、前記第２のオフセット・リンクが前記第２の部材連結部で枢動するように構成及び配置された、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項12】

前記第１のアクチュエータが、前記共有リンクに取り付けられ且つ前記共有リンクと前記第１の部材の前記第１の出力軸との間の回転運動を制御するように構成及び配置された回転式アクチュエータを含み、前記第２のアクチュエータが、前記共有リンクに取り付けられ且つ前記共有リンクと前記第２の部材の前記第２の出力軸との間の回転運動を制御するように構成及び配置された回転式アクチュエータを含む、請求項１１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項13】

前記アクチュエータがそれぞれ、回転子及び固定子を有し、前記共有リンクが、前記アクチュエータの前記固定子を有する、請求項１２に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項14】

前記共有リンクは、前記第２のアクチュエータが前記共有リンクに対する前記第４の軸の周りの前記第２の部材の回転を動作的にロックしているときに、前記基準構造体に対する前記第３の軸の周りの前記第１の部材の回転の回転方向と反対の回転方向に前記第１の軸の周りで回転するように構成及び配置されている、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項15】

前記共有リンクは、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが前記共有リンクに対する前記第３の軸の周りの前記第１の部材の回転及び第４の軸の周りの前記第２の部材の回転をそれぞれ動作的にロックしていないときに、前記基準構造体に対して前記第１の軸の周りで回転しないように構成及び配置されている、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項16】

前記ばねが、トーションばね、線形ばね、及びフレキシャから成る群から選択される、請求項８に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項17】

前記ダンパが、線形ダンパ及び回転式ダンパから成る群から選択される、請求項１０に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項18】

前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、ステッパ・モータ又は永久磁石モータを含む、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項19】

前記第１のアクチュエータが、モータ出力軸を含み、さらに、前記モータ出力軸と前記第１の部材との間に遊星歯車段を含む、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項20】

前記被制御要素が、軸又は航空機操縦舵面を有する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項21】

前記被制御要素が、翼スポイラ、フラップ、フラッペロン、及びエルロンから成る群から選択される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項22】

前記基準構造体が、アクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング、及び機体から成る群から選択される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項23】

前記要素が、軸受を介して前記基準構造体に連結される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【請求項24】

前記共有リンクが、軸受を介して前記基準構造体に連結される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般に、アクチュエータ・システムの分野に関し、より具体的には、電気機械式冗長アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の冗長アクチュエータ・システムが一般に知られている。これらのシステムでは、通常、複数のアクチュエータが、それらの変位又はトルクを合計するように配置される。

【発明の概要】

【0003】

単に例示の目的にすぎず、またそれらに限定されないが、開示された実施例の対応する部品、部分、又は表面に対して括弧付き附記を用いると、本発明は、基準構造体（１２０）に対して第１の軸（１３１）の周りで枢動するように構成及び配置された共有リンク（１２１）と、基準構造体（１２０）に対して第２の軸（１２６）の周りで枢動するように構成及び配置された被制御要素（１２５）と、共有リンクに対して第３の軸（１３４）の周りで枢動するように構成及び配置され、且つ被制御要素に対して第４の軸（１３６）の周りで枢動するように構成及び配置された第１の部材と、を備えるアクチュエータ・システムであって、第３の軸（１３４）及び第４の軸（１３６）が、第１の可変距離（Ｌ１）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第１の可変距離を制御するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１４０）と、共有リンクに対して第５の軸（１３３）の周りで枢動するように構成及び配置され、且つ被制御要素に対して第６の軸の周りで枢動するように構成及び配置された第２の部材と、を備え、第５の軸（１３３）及び第６の軸（１３５）が、第２の可変距離（Ｌ２）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第２の可変距離を制御するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（１４１）を備え、第２の可変距離が一定であるときに第１の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転され、また、第１の可変距離が一定であるときに第２の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転されるように、アクチュエータ、共有リンク、第１の部材、第２の部材、及び被制御要素が動作的に構成及び配置される、アクチュエータ・システムを提供する。

【0004】

第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の各軸は、実質的に互いに平行にすることができる。第４の軸及び第６の軸は、第３の軸及び第２の軸を通る想像線の相反する側に位置決めすることができる。第４の軸（５３６）及び第６の軸（５３５）は、第３の軸及び第２の軸を通る想像線の同じ側に位置決めすることができる。第３の軸は、第５の軸と一致していてもよい。第１の軸は、第３の軸と一致していてもよい。第１の軸は、第５の軸と一致していてもよい。

【0005】

システムはさらに、第１の軸の周りでの共有リンクの回転を制限するように構成及び配置されたブレーキ（３８１）を備えることができる。アクチュエータ・システムはさらに、第１の可変距離又は第２の可変距離を一定に保つように構成及び配置されたブレーキを備えることができる。システムはさらに、第１の軸の周りでの共有リンクの回転を付勢するように構成及び配置されたばね（３８２）を備えることができる。システムはさらに、第２の軸の周りでの被制御要素の回転を付勢するように構成及び配置されたばねを備えることができる。システムはさらに、第１の軸の周りでの共有リンクの回転を抑制するように構成及び配置されたダンパ（３８３）を備えることができる。第１の部材は、線形スピンドル（２９６）を含むことができる。

【0006】

第１の部材は、第１のリンク（１５２）及び第２のリンク（１４６）を含むことができ、第１のリンク（１５２）は、第３の軸（１３４）の周りで枢動するように構成及び配置され、第２のリンク（１４６）は、第４の軸（１３６）の周りで枢動するように構成及び配置され、また、第１のリンク（１５２）は、第２のリンク（１４６）に対して第７の軸（１９４）の周りで枢動するように構成及び配置される。第１のアクチュエータは、共有リンク（１２１）に取り付けられ且つ共有リンク（１２１）と第１のリンク（１５２）との間の回転運動を制御するように構成及び配置された、回転式アクチュエータ（１４０）を含むことができる。第２の部材は、第３のリンク（１５３）及び第４のリンク（１４７）を含むことができ、第３のリンク（１５３）は、第５の軸（１３３）の周りで枢動するように構成及び配置され、第４のリンク（１４７）は、第６の軸（１３５）の周りで枢動するように構成及び配置され、また、第３のリンク（１５３）は、第４のリンク（１４７）に対して第８の軸（１９３）の周りで枢動するように構成及び配置される。第２のアクチュエータは、共有リンク（１２１）に取り付けられ且つ共有リンク（１２１）と第３のリンク（１５３）との間の回転運動を制御するように構成及び配置された、回転式アクチュエータ（１４１）を含むことができる。

【0007】

第７の軸（４９４）及び第８の軸（４９３）は、第３の軸及び第２の軸を通る想像線の同じ側に位置することができる。第７の軸（１９４）及び第８の軸（１９３）は、第３の軸及び第２の軸を通る想像線の相反する側に位置することができる。ばねは、トーションばね、線形ばね、及びフレキシャから成る群から選択することができる。ダンパは、線形ダンパ及び回転式ダンパから成る群から選択することができる。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、ステッパ・モータ、又は永久磁石モータを含むことができる。第１のアクチュエータは、モータ出力軸を含むことができ、さらに、モータ出力軸と第１の部材との間に遊星歯車段を含むことができる。被制御要素は、軸又は航空機操縦舵面とすることができる。被制御要素は、翼スポイラ、フラップ、フラッペロン、及びエルロンから成る群から選択することができる。基準構造体は、アクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング、及び機体から成る群から選択することができる。

【0008】

別の態様では、本発明は、基準構造体（１２０）に対して第１の軸（１２６）の周りで回転するように構成された要素（１２５）と、要素（１２５）及び基準構造体（１２０）に連結されたリンケージ・システムと、を備えるアクチュエータ・システムであって、リンケージ・システムが、基準構造体に対して第２の軸（１３１）の周りで回転するように構成されたリンク（１２１）を有し、第１の軸及び第２の軸が、実質的に平行であり且つ実質的に一定の距離を動作的にオフセットし、リンケージ・システムが、要素と基準構造体との間の第１の回転角（１６１）がリンク（１２１）と基準構造体（１２０）との間の第２の回転角（１６２）とは無関係に駆動されうるように構成及び配置され、アクチュエータ・システムがさらに、リンケージ・システムに連結され且つリンケージ・システムの第１の自由度（１６４）に関して動かすように配置された第１のアクチュエータ（１４０）と、リンケージ・システムに結合され且つリンケージ・システムの第２の自由度（１６３）に関して動かすように配置された第２のアクチュエータと、を備え、第１の自由度及び第２の自由度が独立した自由度であり、第１のアクチュエータ（１４０）が、第２の自由度が動作的にロックされうるときに要素を第１の軸の周りで回転させるように構成及び配置されうる、アクチュエータ・システムを提供する。

【0009】

要素は、軸受を介して基準構造体に連結することができる。リンクは、軸受を介して基準に連結することができる。リンケージ・システムは、５つのリンク（１５２、１５３、１４６、１４７、及び１２１）を含むことができる。リンケージ・システムは、枢動継手を介して要素に連結することができる。第１のアクチュエータ（１４０）は、リンケージ・システム内の連結された２つのリンク（１２１／１５２）間の角度（１６４）を動かすことができる。第１のアクチュエータは、リンケージ・システム内の２つの継手（１３４／１３６）間の距離を動かすことができる。第１のアクチュエータは、回転式アクチュエータを含むことができ、この回転式アクチュエータは、第２の軸と実質的に同一の回転軸を有することができる。第１のアクチュエータは、回転式モータ又は電気モータを含むことができる。第１のアクチュエータは、遊星歯車を含むことができる。第１のアクチュエータは、リンクに取り付けることができる。第１のアクチュエータは、枢動連結部を介して基準に連結することができる。システムはさらに、第２の軸の周りでのリンクの回転を制限するように構成及び配置されたブレーキを備えることができる。システムはさらに、リンケージ・システムの１つの自由度を一定に保つように構成及び配置されたブレーキを備えることができる。システムはさらに、第２の軸の周りでのリンクの回転を付勢するように構成及び配置されたばねを備えることができる。システムはさらに、第１の軸の周りでの要素の回転を付勢するように構成及び配置されたばねを備えることができる。システムはさらに、第２の軸の周りでのリンクの回転を抑制するように構成及び配置されたダンパを備えることができる。リンケージ・システムは、線形スピンドルを含むことができる。ばねは、トーションばね、線形ばね、及びフレキシャから成る群から選択することができる。ダンパは、線形ダンパ及び回転式ダンパから成る群から選択することができる。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、ステッパ・モータ又は永久磁石モータを含むことができる。要素は、軸及び航空機操縦舵面から成る群から選択することができる。要素は、翼スポイラ、フラップ、フラッペロン、及びエルロンから成る群から選択することができる。基準構造体は、アクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング、及び機体から成る群から選択することができる。

【0010】

別の態様では、本発明は、基準構造体（１２０）に対して第１のピボット（１２６）の周りで回転するように構成された要素（１２５）と、第１のピボット（１２６）からオフセットした第１の要素連結部（１３６）において要素に連結され、且つ第１の要素連結部（１３６）から第１のピボット（１２６）からオフセットした基準の第１の基準連結部（１３１）まで延在する、第１のリンケージ（１４６、１５２、１２１）と、第１のピボット（１２６）からオフセットした第２の要素連結部（１３５）において要素に連結され、且つ第２の要素連結部（１３５）から第１のピボット（１２６）からオフセットした基準の第２の基準連結部（１３１）まで延在する、第２のリンケージ（１４７、１５３、１２１）と、を備えるアクチュエータ・システムであって、要素（１２５）及び第１のリンケージが、少なくとも２つの独立した自由度を有する第１のシステム・リンケージを形成し、要素（１２５）及び第２のリンケージが、第２のシステム・リンケージを形成し且つ少なくとも２つの独立した自由度を有し、アクチュエータ・システムがさらに、第１のリンケージに連結された第１のモータ（１４０）と、第２のリンケージに連結され且つ第１のモータとは無関係に動かせる第２のモータ（１４１）と、を備え、第１のリンケージ及び第２のリンケージが、自由度を共有するように結合され、第１のモータ（１４０）が、第１のリンケージ内の自由度に関して動かすように構成及び配置され、第２のモータ（１４１）が、第２のリンケージ内の自由度に関して動かすように構成及び配置され、モータのうちの一方（１４０）が、モータのうちの他方（１４１）が動かされる自由度を動作的にロックしているときに、要素（１２５）を基準（１２０）に対して動かすように構成及び配置される、アクチュエータ・システムを提供する。

【0011】

別の態様では、本発明は、基準構造体（１２０）に枢動可能に連結された（１３１）共有リンク（１２１）と、基準構造体（１２０）に枢動可能に連結された（１２６）被制御要素（１２５）と、上部リンク（４６）の近位端部に結合された駆動軸（１５２）を有する、共有リンク（１２１）に取り付けられた第１の電気モータ（１４０）と、下部リンク（１４７）の近位端部に結合された駆動軸（１５３）を有する、共有リンク（１２１）に取り付けられた第２の電気モータ（１４１）と、を備えるアクチュエータであって、上部リンク（１４６）が、被制御要素（１２５）に枢動可能に連結された（１３６）遠位端部を有し、下部リンクが、被制御要素（１２５）に枢動可能に連結された（１３５）遠位端部を有し、それにより、モータのうちの一方を静止状態に保持しながらモータのうちの他方を作動させると、被制御リンク（１２５）が基準構造体（１２０）に対して回転する、アクチュエータを提供する。

【0012】

別の態様では、本発明は、アクチュエータ・システムを制御する方法であって、アクチュエータ・システムを用意するステップであって、アクチュエータ・システムが、基準構造体（１２０）に対して第１の軸（１３１）の周りで枢動するように構成及び配置された共有リンク（１２１）と、基準構造体（１２０）に対して第２の軸（１２６）の周りで枢動するように構成及び配置された被制御要素（１２５）と、共有リンクに対して第３の軸（１３４）の周りで枢動するように構成及び配置され、且つ被制御要素に対して第４の軸（１３６）の周りで枢動するように構成及び配置された第１の部材と、を備え、第３の軸（１３４）及び第４の軸（１３６）が、第１の可変距離（Ｌ１）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第１の可変距離を制御するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１４０）と、共有リンクに対して第５の軸（１３３）の周りで枢動するように構成及び配置され、且つ被制御要素に対して第６の軸（１３５）の周りで枢動するように構成及び配置された第２の部材と、を備え、第５の軸（１３３）及び第６の軸（１３５）が、第２の可変距離（Ｌ２）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第２の可変距離を制御するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（１４１）を備え、第２の可変距離が一定とされうるときに第１の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転され、また、第１の可変距離が一定であるときに第２の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転されるように、アクチュエータ、共有リンク、第１の部材、第２の部材、及び被制御要素が動作的に構成及び配置される、アクチュエータ・システムを用意するステップと、被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転され、また、共有リンク（１２１）が第１の軸の周りで動かずに保持されるように、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに同時に動力を与えるステップとを含む方法を提供する。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、互いに向かい合って動力を与えられることができ、それによりアクチュエータ・システムにおけるバックラッシが最小限に抑えられる。

【0013】

別の態様では、本発明は、アクチュエータ・システムを制御する方法であって、アクチュエータ・システムを用意するステップであって、アクチュエータ・システムが、基準構造体（１２０）に対して第１の軸（１３１）の周りで枢動するように構成及び配置された共有リンク（１２１）と、基準構造体（１２０）に対して第２の軸（１２６）の周りで枢動するように構成及び配置された被制御要素（１２５）と、共有リンクに対して第３の軸（１３４）の周りで枢動するように構成及び配置され且つ被制御要素に対して第４の軸（１３６）の周りで枢動するように構成及び配置された第１の部材と、を備え、第３の軸（１３４）及び第４の軸（１３６）が、第１の可変距離（Ｌ１）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第１の可変距離を制御するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１４０）と、共有リンクに対して第５の軸（１３３）の周りで枢動するように構成及び配置され、且つ被制御要素に対して第６の軸（１３５）の周りで枢動するように構成及び配置された第２の部材と、を備え、第５の軸（１３３）及び第６の軸（１３５）が、第２の可変距離（Ｌ２）だけオフセットし、アクチュエータ・システムがさらに、第２の可変距離を制御するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（１４１）を備え、第２の可変距離が一定とされうるときに第１の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転され、また、第１の可変距離が一定であるときに第２の可変距離が変化することにより被制御要素（１２５）が第２の軸の周りで回転されるように、アクチュエータ、共有リンク、第１の部材、第２の部材、及び被制御要素が動作的に構成される、アクチュエータ・システムを用意するステップと、共有リンク（１２１）が第１の軸の周りで回転されるように、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに同時に動力を与えるステップと、を含み、それにより第１のアクチュエータと共有リンクの回転との間の力学機械的倍率が調整される、方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】アクチュエータ・システムの第１の実施例の正面図である。

【図2】第１の水平構成における、図１に示されるアクチュエータ・システムの右側面図である。

【図3】第１のデュアルモータ作動構成における、図２に示されるアクチュエータ・システムの図である。

【図4】第２のデュアルモータ作動構成における、図２に示されるアクチュエータ・システムの図である。

【図5】動作不能故障作動構成における、図２に示されるアクチュエータ・システムの図である。

【図6】修正パフォーマンス作動構成における、図２に示されるアクチュエータ・システムの図である。

【図7】アクチュエータ・システムの第２の実施例の正面図である。

【図8】図７に示されるアクチュエータ・システムの右側面図である。

【図9】アクチュエータ・システムの第３の実施例の右側面図である。

【図10】アクチュエータ・システムの第４の実施例の右側面図である。

【図11】アクチュエータ・システムの第５の実施例の正面図である。

【図12】図１１に示されるアクチュエータ・システムの右側面図である。

【図13】図１１に示されるアクチュエータ・システムの上面図である。

【図14】アクチュエータ・システムの第６の実施例の正面図である。

【図15】図１４に示されるアクチュエータ・システムの右側面図である。

【図16】図１４に示されるアクチュエータ・システムの上面図である。

【図17】図１６の線１７−１７に概ね沿った、図１６に示されるアクチュエータ・システムの垂直断面図である。

【図18】アクチュエータ・システムの第７の実施例の正面部分斜視図である。

【図19】図１８に示されるアクチュエータ・システムの背面部分斜視図である。

【図20】図１８に示されるアクチュエータ・システムの正面図である。

【図21】図１８に示されるアクチュエータ・システムの背面図である。

【図22】図２１の線２２−２２に概ね沿った、図２１に示されるアクチュエータ・システムの水平断面図である。

【図23】図１８に示されるアクチュエータ・システムの上面図である。

【図24】図２３の線２４−２４に概ね沿った、図２３に示されるアクチュエータ・システムの垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

最初に、要素、部分、又は表面についてこの詳細な説明が不可欠な部分である明細書全体によってさらに論述又は説明することができるように、同様の参照番号が幾つかの図面にわたって一貫して同一の構造要素、部分、又は表面を特定するように意図されていることが、明白に理解されるべきである。特に指示されていない限り、各図面は、明細書と併せて読まれる（例えば、断面線、部品配置、比率、度合い等）ように意図されており、また、本発明の明細書全体の一部分と見なされるべきである。以下の説明において、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、及び「下」という用語、並びにそれらの形容詞及び副詞（例えば、「水平に」、「右方向に」、「上方に」等）は、特定の図面を見た場合の、図示された構造の向きを意味するにすぎない。同様に、「内方に」及び「外方に」という用語は一般に、長手軸又は必要に応じて回転軸に対する表面の向きを意味するものである。

【0016】

ここで各図面を参照すると、また、より詳細には各図面のうちの図１及び図２を参照すると、本発明は、改良されたアクチュエータ・システムを提供し、その第１の実施例が、全体として１１０で示されている。システム１１０は、図１及び図２では水平配置で示されている。図示のように、システム１１０は一般に、主要な要素として、航空機フレーム１２０、共有リンク１２１、右アクチュエータ１４１、左アクチュエータ１４０、右駆動アーム１５３、左駆動アーム１５２、上部連結ロッド１４６、下部連結ロッド１４７、及びフラップ１２５を含む。

【0017】

航空機フレーム１２０は、枢動継手１３１を介して共有リンク１２１が回転的に取り付けられる基準構造体として機能する。右回転式アクチュエータ１４１及び左回転式アクチュエータ１４２が、共有リンク１２１に取り付けられる。回転式アクチュエータ１４１及び１４２は、それらの駆動軸が同軸であり且つ軸１４４に沿って整列した状態で取り付けられる。この実施例では、回転式アクチュエータ１４１及び１４２は、遊星歯車減速ユニットを含む永久磁石電気サーボ・モータである。しかし、ステッパ・モータ又は回転油圧アクチュエータなどの他の回転式アクチュエータを、代わりとして使用することもできる。

【0018】

右アクチュエータ１４１は、その出力駆動軸１４３とともに枢動継手１３３を形成し、出力駆動軸１４３は、右アクチュエータ駆動アーム１５３の一方の端部に堅固に結合される。右アクチュエータ駆動アーム１５３の他方の端部は、枢動継手１９３を介して下部連結ロッド１４７の一方の端部に連結される。連結ロッド１４７の他方の端部は、枢動継手１３５を介してフラップ１２５に連結される。

【0019】

同様に、左アクチュエータ１４０は、その出力駆動軸１４２とともに枢動継手１３４を形成し、出力駆動軸１４２は、左アクチュエータ駆動アーム１５２の一方の端部に堅固に結合される。左アクチュエータ駆動アーム１５２の他方の端部は、枢動継手１９４を介して上部連結ロッド１４６の一方の端部に連結される。連結ロッド１４６の他方の端部は、枢動継手１３６を介してフラップ１２５に連結される。

【0020】

フラップ１２５は、枢動継手１２６を介して航空機フレーム１２０に回転的に結合される。図１及び図２は、フラップ１２５を水平配置で示しており、この水平配置では、フラップ１２５の中心線１２７は機体１２０に対して水平であり、したがって機体１２０の水平基準線１３０に対して概ね平行である。この水平配置では、左駆動アーム１５２及び右駆動アーム１５３は、機体１２０の垂直軸１２９に対して概ね平行に位置合わせされる。右駆動アーム中心線１５８は、共有リンク中心線１２２とともに角度１６３を形成し、この角度１６３はまた、左駆動アーム１５２の中心線１５９と共有リンク中心線１２２との間の角度１６４に等しい。共有リンク１２１の中心線１２２は、機体１２０の水平基準線１３０とともに角度１６２を形成する。

【0021】

システム１１０は、６つの可動剛体リンク（１２１、１５２、１５３、１４６、１４７、及び１２５）、８つの枢動継手（１３１、１３３、１３４、１９３、１９４、１３５、１３６、及び１２６）、並びに２つの固定基準点１２０ａ及び１２０ｂを含む、リンケージ・システムを提供する。左右のアクチュエータ１４０、１４１は、それらの出力軸がこの実施例では共通の回転軸１４４である回転軸の周りで枢動するので、リンケージ・システムという観点では枢動継手１３３、１３４として分類されることに留意されたい。全ての枢動継手は、軸１４４に対して概ね平行に配向される。

【0022】

第１の固定基準点１２０ａと第２の固定基準点１２０ｂとの間には、２つのリンケージ経路が形成されており、これらは一緒にリンケージ・システムを形成する。第１のリンケージ経路は、機体基準１２０ａから右の機体基準１２０ｂまで、枢動継手１３１、共有リンク１２１、枢動継手１３４として作用する左アクチュエータ１４０、駆動アーム１５２、枢動継手１９４、上部連結ロッド１４６、枢動継手１３６、フラップ１２５、及び枢動継手１２６として画定される。そのようなリンケージ経路は、４つの剛体部材が存在するため、一般に４部材リンケージと呼ばれる。同様に、第２のリンケージ経路は、左の機体基準から右の機体基準１２０ｂまで、枢動継手１３１、共有リンク１２１、枢動継手１３３として作用する右アクチュエータ１４１、駆動アーム１５３、枢動継手１９３、下部連結ロッド１４７、枢動継手１３５、フラップ１２５、及び枢動継手１２６として画定される。第２のリンケージ経路もまた、４部材リンケージである。両方のリンケージ経路において共有される要素があり、枢動継手１３１、共有リンク１２１、フラップ１２５、及び共有枢動継手１２６が含まれる。言い換えれば、各４部材リンケージにおける剛体部材のうちの３つの剛体部材が共有される。

【0023】

リンケージ・システムは、２つの独立した自由度を含む。より具体的には、基準（機体１２０）に対する全てのリンク及び継手の位置は、２つの数字によって画定することができる。左アクチュエータ１４０が共有リンク１２１と一緒に作る枢動継手角度１６４、及び右アクチュエータ１４１が共有リンク１２１と一緒に作る枢動継手角度１６３を制御することにより、リンケージ・システムの２つの自由度を独立して制御することができる。リンケージ・システム及び各リンケージ経路の自由度は、様々な作動配置におけるシステム１１０について論ずる以下の節において、より明らかになるであろう。

【0024】

図３は、動作のデュアルモータ作動モードにおいて左右両方のアクチュエータ１４０及び１４１が協調することによりシステムが作動された配置におけるシステム１１０を示している。フラップ１２５は、図１に示された配置から角度１６１だけ反時計方向に回転されている。共有リンク１２１が機体水平基準１３０と一緒に作る角度１６２は、図１及び図２に示された水平配置におけるその角度から変更されていない。枢動継手１３６とピボット１３４との間の距離Ｌ１は、Ｌ１’へとｄＬ１だけ減少されており、枢動継手１３５とピボット１３３との間の距離Ｌ２は、Ｌ２’へとｄＬ２だけ増大されている。

【0025】

右アクチュエータ１４１は、右駆動アーム１５３を共有リンク１２１に対して角度１６６だけ反時計方向に回転させて、右駆動アーム１５３と共有リンク中心線１２２との間の角度１６３を減少させ、且つ、距離Ｌ２をＬ２’へとｄＬ２だけ増大させている。同様に、左アクチュエータ１４０は、左駆動アーム１５２を共有リンク１２１に対して角度１６７（これは、この第２の配置における角度１６６に等しい）だけ反時計方向に回転させて、右駆動アーム１５２と共有リンク中心線１２２との間の角度１６４を減少させ、且つ、距離Ｌ１をＬ１’へとｄＬ１だけ減少させている。左駆動アーム１５２と共有リンク１２１との間の角度１６４は、角度１６３が角度１６４に等しいままであるように、角度１６７だけ減少されている。右駆動アーム１５３の右駆動アーム中心線１５８、及び左駆動アーム１５２の左駆動アーム中心線１５９は、互いに整列したままであるが、基準垂直軸１２９とはもはや整列していない。

【0026】

右アクチュエータ１４１が右駆動アーム１５３を反時計方向に回転させるにつれて、下部制御ロッド１４７が右方向に付勢される。制御ロッド１４７が右方向に付勢されるにつれて、フラップ１２５が継手１３５において右方向に押されて、フラップ１２５は反時計方向に回転するように付勢される。同様に、左アクチュエータ１４０が左駆動アーム１５２を反時計方向に回転させるにつれて、上部制御ロッド１４６が左方向に付勢される。制御ロッド１４６が左方向に付勢されるにつれて、フラップ１２５が継手１３６において左方向に引っ張られて、フラップ１２５はやはり反時計方向に回転するように付勢される。

【0027】

両方のアクチュエータがこのデュアルモータ作動モードにおいて正常に動作している場合、右駆動アーム１５３は、左駆動アーム１５２が反時計方向１６７に回転するのとほぼ同じ量だけ反時計方向１６６に回転し、各駆動アームは依然として概ね平行とされる。同様に、枢動継手１３６とピボット１３４との間の距離Ｌ１における減少量ｄＬ１は、枢動継手１３５とピボット１３３との間の距離Ｌ２における増大量ｄＬ２とほぼ同じ量である。上部連結ロッド１４６は下部連結ロッド１４７が右へ移動するのと同じ量だけ左へ移動するので、共有リンク１２１は、実質的に機体１２０に対する回転位置に固定されたままである。

【0028】

デュアルモータ作動モードは、一方の連結ロッドが押しているのと同時に他方の連結ロッドが引っ張って、押し引きの両方を同時に行うことにより、リンケージ・システムをフラップ１２５に効率的に作用させる。アクチュエータ１４１が共有リンク１２１を左方向に押している間、アクチュエータ１４０が共有リンク１２１を右方向に引っ張る。左アクチュエータ１４０のトルク出力及び右アクチュエータ１４１のトルク出力はどちらも、連結ロッド１４６及び１４７により、可動フラップ１２５に作用するように伝達される。リンケージ・システムは、左右のアクチュエータ１４０、１４１がフラップ１２５におおよそ同等のトルクを与えるように構成及び配置される。しかし、以下の節で論じられる、同等でない又は相反するトルクを各アクチュエータが提供する他の動作モードが存在する。

【0029】

図４は、図１に示された配置からフラップ１２５が角度１６１だけ時計方向に回転された配置におけるシステム１１０を示している。駆動アーム１５２は、角度１６７だけ時計方向に回転されていて、そのため、駆動アーム１５２は、ここでは共有リンク中心線１２２と一緒に角度１６４を形成している。駆動アーム１５３は、角度１６６だけ時計方向に回転されていて、そのため、駆動アーム１５３は、ここでは共有リンク中心線１２２と一緒に角度１６３を形成している。角度１６７及び角度１６６は実質的に等しく、そのため、駆動アーム１５３及び駆動アーム１５２は、平行したままである。共有リンク１２１は移動されておらず、引き続き基準水平１３０と一緒に角度１６２を形成する。枢動継手１３６とピボット１３４との間の距離Ｌ１は、Ｌ１’へとｄＬ１だけ増大されており、枢動継手１３５とピボット１３３との間の距離Ｌ２は、Ｌ２’へとｄＬ２だけ減少されている。

【0030】

システム１１０は、動作不能故障作動モードにおいて、アクチュエータのうちの一方が動かなくなった後で、動作し続けることができる。この動作不能故障配置は、図５に示されている。この配置では、右アクチュエータ１４１は、出力軸がロックされて（すなわち、閉塞故障又は動作不能）故障したものとして扱われ、また、システム１１０は、左アクチュエータ１４０により、図１に示された水平配置から作動されている。

【0031】

右アクチュエータ１４１は動かなくなっているので、出力軸１４３は共有リンク１２１に事実上堅固に結合され、また、駆動アーム１５３と共有リンク中心線１２２との間の角度１６３は、変わらない。ここで、共有リンク１２１、アクチュエータ１４１、及び駆動アーム１５３は、単一の堅固な部材又はリンクを形成する。アクチュエータ１４１を通る第２のリンケージ経路は、もともとは５つの枢動継手を含む４剛体部材リンクであったが、今や４つの枢動継手を含む３部材リンクである。左アクチュエータ１４０を通る第１のリンケージ経路は、その経路内のアクチュエータが動かなくなっていないので、４部材リンクのままである。全リンケージ・システムは、今や１つの自由度だけによって画定される。この単一の自由度は、依然として動作している左アクチュエータ１４０によって制御することができる。

【0032】

図５に示すように、右駆動アーム１５３の右駆動アーム中心線１５８、及び左駆動アーム１５２の左駆動アーム中心線１５９は、もはや一直線になっていない。右アクチュエータ１４１が動かなくなっているので、右駆動アーム１５３と共有リンク中心線１２２との間の角度１６３は、共有リンク中心線１２２に対して図１及び図２に示された水平配置と同じ角度でロックされる又は動かなくされる。しかし、左駆動アーム１５２は、共有リンク１２２に対して角度１６７だけ時計方向に移動されていて、左駆動アーム１５２の中心線１５９と共有リンク中心線１２２との間の角度１６４を増大させている。

【0033】

左アクチュエータ１４０が左駆動アーム１５２を時計方向に駆動するにつれて、上部連結ロッド１４６が右方向に押される。上部連結ロッド１４６が右方向に押されるにつれて、フラップ１２５が継手１３６を介して右方向に押される。これにより、フラップ１２５は、機体１２０に対して時計方向に回転するように付勢される。下部連結ロッド１４７は、フラップ１２５が時計方向に回転するにつれて、左方向に移動することになる。右アクチュエータ１４１が動かなくなっているので、右駆動アーム１５３及び共有リンク１２１は、単一の剛体として機能し、また、下部連結ロッド１４７が左方向に移動するので、共有リンクもまた左方向に移動（１３１の周りで時計方向に回転）せざるを得ない。共有リンク１２１は、その以前の中心線位置１７２からその現在の中心線位置１２２へと、角度１６８だけ時計方向に回転される。図５に示すように、この配置では、水平基準１３０と共有リンク中心線１２２との間の角度１６２は、図４に示された配置における角度１６２から増大されている。

【0034】

したがって、たとえ右アクチュエータ１４１が動かなくなっていても、左アクチュエータは、フラップ１２５を時計方向及び反時計方向に作動させることが可能である。図４に示されたデュアル作動モードのように、共有リンク１２１を静止状態に保つ、互いを押しやる２つのアクチュエータを有するのではなく、１つのアクチュエータが共有リンク１２１を押しやり、対応する共有リンク１２１の回転に応じて、フラップ１２５にトルクが印加される。

【0035】

この実例では、フラップ１２５は、左アクチュエータ１４０の所与の回転量に対して、左アクチュエータ１４０及び右アクチュエータ１４１の両方が回転するデュアル作動モードにおいてフラップ１２５が回転するのよりも、少なく回転することになる。例えば、図４と図５を比較すると、フラップ１２５が角度１６１だけ等しく回転した場合、駆動アーム１５２が共有リンク中心線１２２とともに作る角度１６４は、図４に比べて図５のほうが著しく大きいことが分かる。

【0036】

システム１１０はまた、最小バックラッシ・モードで動作させることができ、このモードでは、右アクチュエータ１４１及び左アクチュエータ１４０は、作動中のフラップ１２５が受けるバックラッシを最小限にするために、互いに反対に一定のトルクを印加するように指示される。言い換えれば、両方のアクチュエータ１４０及び１４１は、それぞれの連結ロッド１４６、１４７を常に押すか又は常に引っ張るように構成することができ、また、フラップ１２５は、どちらかのアクチュエータをより多く動作させるように制御することによって動かされる。

【0037】

例えば、両方のアクチュエータ駆動アーム１５２、１５３がそれらの対応する連結ロッド１４６、１４７をそれぞれ押すように構成された最小バックラッシ・モードで動作する場合、右アクチュエータ１４１は、駆動アーム１５３をわずかな最小限のトルクで反時計方向に移動させるように指示され、一方で、左アクチュエータ１４０は、駆動アーム１５２を同等の最小限のトルクで時計方向に移動させるように指示される。この場合、連結ロッド１４６及び１４７は、絶えず右方向に駆動されることになる。これにより、全ての継手の内部接触界面を片側に追いやる張力がリンケージ・システム内に生じて、その結果、バックラッシが最小限に抑えられる。フラップ１２５を動かすためには、アクチュエータ１４０又はアクチュエータ１４１のどちらかが、その連結ロッドをより強く押すために、フラップ１２５の所望の回転方向に応じて、増大したトルクを印加する。このモードでは、どちらのアクチュエータも（取り上げられている故障状態がない限り）、その対応する連結ロッドを引っ張るようには作動されない。或いは、最小バックラッシ・モードは、同じ方法であるがアクチュエータがそれらの対応する連結ロッドを押すのではなく常に引っ張るように指示することによって、実装することもできる。最小バックラッシ・モードは、摩擦又は用力の増加をもたらす可能性があるが、事実上バックラッシの無いシステム１１０の動作方法を提供する。

【0038】

修正パフォーマンスモードでシステム１１０を動作させるための配置が、図６に示されている。修正パフォーマンスモードは、システムのアクチュエータ１４０、１４１とフラップ１２５との間の力学機械的倍率を変化させる方法を提供する。図６に示された配置と図１とを比較すると、どちらの配置においてもフラップ１２５が水平に位置しているにもかかわらず、図６に示された配置では、駆動アーム１５２、１５３及び共有リンク１２１は調整されている。より具体的には、共有リンク１２１は、角度１６８だけ時計方向に回転されており、駆動アーム１５２は、角度１６７だけ時計方向に回転されており、駆動アーム１５３は、角度１６６だけ反時計方向に回転されている。

【0039】

この調整により、アクチュエータ１４０、１４１とフラップ１２５との間の力学機械的倍率が高められている。このことは、駆動アーム１５２の所与の時計方向回転に対して制御ロッド１４６が右へ移動する量を考えたときに、最も容易に認められるであろう。図１では、駆動アーム１５２は駆動連結ロッド１４６に対して垂直であるので、駆動ロッド１５２が時計方向に回転すると、連結ロッド１４６が最大量右に動くことになる。枢動継手１９４は、水平方向の成分だけで動くことになる。図１を図６と比較すると、図６の配置では、駆動アーム１５２は連結ロッド１４６とともに斜角を作るので、駆動アーム１５２の回転は、枢動継手１３６の右方向及び下方向の両方の運動をもたらすことになる。運動は、水平方向の成分と垂直方向の成分とに「分割」されるので、連結ロッド１４６は、図１に示された配置と比較すると、駆動アーム１５２の所与の回転角に対してそれほど右へは動かない。事実上、リンケージ・システムにおける力学機械的倍率は、共有リンク１２１が機体１２０の水平基準１３０とともに作る角度１６２を変化させることによって調整される。力学機械的倍率を調整可能にすることにより、フラップ１２５の最大運動速度、フラップ１２５の最大角変位、バックラッシ、フラップ１２５に印加できる最大トルク、及びシステムの固有共鳴振動数などの飛行特性を修正することができる。

【0040】

図１〜図６に示すように、システム１１０は、２つの独立した自由度を有する。言い換えれば、固定された基準機体１２０が与えられると、他の全ての要素及び枢動継手の位置は、２つの独立した変数Ｘ及びＹによって画定することができ、このＸ及びＹは、互いに無関係に変更することができる。例えば、フラップ１２５の中心線１２７と水平基準１２８との間の角度１６１、及び水平基準１３０と共有リンク中心線１２２との間の角度１６２は、システムにおける２つの自由度を特定する２つの独立した変数を画定する。図３における配置に示されるように、フラップ角度１６１は、共有リンク角度１６２とは無関係に変更することができる。或いは、図６における配置に示されるように、共有リンク角度１６２は、フラップ角度１６１が一定に保持されるように調整することができる。したがって、フラップ角度１６１及び共有リンク角度１６２は、独立した変数である。フラップ角度１６１及び共有リンク角度１６２が与えられた場合、駆動アーム１５２及び１５３の角度１６３及び１６４は一定とされる。システムには２つの自由度しかないため、２つの角度（角度１６１及び１６２）が一定に保持されると、システム全体が固定される。或いは、角度１６３及び１６４を画定することもできる。角度１６３及び角度１６４が与えられた場合、フラップ角度１６１及び共有リンク角度１６２は一定とされる。左アクチュエータ１４０は、角度１６４を直接制御するように配置される。同様に、右アクチュエータ１４１は、角度１６３を制御する。アクチュエータ角度１４０及び１４１をしたがってアクチュエータ角度１６３及び１６４を制御できるようにすることによって、フラップ角度１６１及び共有リンク角度１６２を制御することができる。２つの自由度が存在するので、たとえ一方のアクチュエータがロックして、システムが１自由度システムにされたとしても、他方のアクチュエータは、引き続きフラップ角度１６１を変化させることができる。

【0041】

一般に、システム１１０は、部分的に依存した２つのリンケージ経路から構成された機械的リンケージを有する。各リンケージ経路は、２つの自由度を有する。リンケージ経路は、１つの自由度（角度１２１）を共有する。各リンケージ経路は、その経路沿いに、その自由度のうちの１つを制御するアクチュエータを有する。両方のアクチュエータを制御することにより、システムの全ての自由度が画定される。自由度のうちの１つがロックされた場合、システムにおける他の自由度を、フラップの角度を変えるために使用することができる。これにより、動かなくなることに対する抵抗力がもたらされる。また、第２の自由度を有することにより、フラップ角度に無関係な自由度を使用して、フラップ角度を調節することなしに、システムの力学機械的倍率を調整するか、又は使用中のシステムを試験することができる。

【0042】

システムの第２の実施例２１０が、図７及び図８に示されている。この実施例では、システム１１０における駆動アーム１５２、１５３、及び連結ロッド１４６、１４７は、線形スピンドル２９６及び２９７に置き換えられている。第１の実施例１１０と同様に、システム２１０は、基準２２０上の２つの位置２２０ａ、２２０ｂの間に２つのリンケージ経路を有する機械的リンケージによって画定される。第１のリンケージ経路は、基準２２０ａから基準２２０ｂまでで画定され、且つ、枢動継手２３１、共有リンク２２１、枢動継手２３３、線形スピンドル２９７、枢動継手２３５、フラップ２２５、及び枢動継手２２６を含む。第２のリンケージ経路もまた、基準２２０ａから基準２２０ｂまでで画定されるが、枢動継手２３１、共有リンク２２１、枢動継手２３４、線形スピンドル２９６、枢動継手２３６、フラップ２２５、及び枢動継手２２６を含む。線形スピンドル２９６により、継手２３４と枢動継手２３６との間の距離Ｌ１を調整することが可能になる。同様に、線形スピンドル２９７により、枢動継手２３３と枢動継手２３５との間の距離Ｌ２を調整することが可能になる。各線形スピンドルは、実施例２１０の機械的リンケージにおける独立した自由度として機能する。

【0043】

システム２１０は、システム１１０に関して説明されたデュアルモータ作動モードで動作させることができる。例えば、線形スピンドル２９６が短縮される一方で線形スピンドル２９７が伸長される場合、共有リンク２２１が静止したままで、フラップ２２５が時計方向に回転される。

【0044】

さらに、システム２１０は、システム１１０に関して説明された動作不能故障作動モードで動作し続ける。例えば、線形スピンドル２９７が動かなくなった場合でも、共有リンク２２１が回転することにより枢動継手２３５の位置を変化させることが可能になるので、線形スピンドル２９６を調整することにより、フラップ２２５の角度が引き続き変化される。

【0045】

システムの第３の実施例３１０が、図９に示されている。システム３１０は、システム１１０と同一であるが、ばね３８２、ダンパ３８３、及びブレーキ３８１が追加されている。ばね３８２は、共有リンク３２１と機体基準３２０ｃとの間に位置する。図９に示された水平配置では、ばね３８２は、未圧縮状態である。しかし、共有リンク３２１が図９におけるその位置から少しでも動くことにより、ばね３８２に復元力又は復元トルクを印加させることになる。ばね３８２は、枢動継手３３１の周囲に配置された線形コイルばね、フレキシャ、又はトーションばねとすることができる。或いは、ばね３８２は、枢動継手３２６の周囲に配置してもよい。ダンパ３８３は、基準構造体３２０に対する共有リンク３２１の回転を抑制するように配置される。ばね３８２及びダンパ３８３は、バックラッシや振動を減少させることなど、システムの動作力学（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃｓ）を変更するのに有用である。

【0046】

ブレーキ３８１は、基準３２０に対する共有リンク３２１の位置をロックするように配置される。システム３１０がデュアルモータ作動モードで動作している場合、システム３１０の動作は、実質的にシステム１１０の動作と同等である。ばね３８２、ダンパ３８３、及びブレーキ３８１の効果は、一方のアクチュエータにオープン故障が発生した場合に重要である。オープン故障とは、アクチュエータがもはやその出力軸にトルクを印加することができない場合のことであり、また、図５を参照して上述した動作不能アクチュエータ故障とは異なる。システム１１０においては、ブレーキ３８１が無く、残りの動作するアクチュエータの作用に関係なくフラップ１２５が自由に上下動するので、オープン故障は問題となる。これは、システムが２自由度システムであり、また、１つの自由度が制御されない場合（即ち、オープン・アクチュエータ故障）にシステムの全面的な運動学的状態を制御することができないという事実に起因する。しかし、システム３１０においてはブレーキ３８１のため、オープン故障に対処することができる。オープン故障が発生した場合、共有リンク３２１をロックするためにブレーキ３８１が作動されて、リンケージ・システムを実質的に１自由度システムに変換する。次いで、１自由度システムは、図５を参照して説明したように、フラップ３２５を制御するために、残りの動作するアクチュエータによって作動されうる。

【0047】

第４の実施例４１０が、図１０に示されている。この実施例では、駆動アームの配置が反転されている。より具体的には、駆動アーム４５２及び駆動アーム４５３は、アクチュエータ４４１の回転軸４４３及び枢動継手４２６を通って延びる水平基準線の同じ側に配置されている。この配置では、アクチュエータ４４１が駆動アーム４５３に印加するトルクは、前述の配置と比較すると逆である。例えば、図１０を参照すると、駆動アーム４５３が連結ロッド４４７を右方向に押す場合、対抗する反時計方向のトルクが共有リンク４２１に印加される。それに対し、図９を参照すると、駆動アーム３５３が連結ロッド３４７を右方向に押すにつれて、対抗する時計方向のトルクが共有リンク３２１に印加される。駆動アーム４５３が、説明されたように連結ロッド４４７を右方向に押して共有リンク４２１に反時計方向のトルクを印加するにつれて、駆動アーム４５２が連結ロッド４４６を左方向に引っ張って、対抗する時計方向のトルクを共有リンク４２１に印加する。駆動アーム４５３により共有リンク４２１に印加された反時計方向のトルクは、駆動アーム４５２により印加された時計方向のトルクによって相殺される。これにより、機械的歪みを機械的リンケージ・システムに再配分することが可能になる。

【0048】

第５の実施例５１０が、図１１〜図１３に示されている。システム５１０は、ライン交換可能ユニットとして容易に運搬及び交換することができる独立型パッケージとして最適化されている。より具体的には、システム５１０は、機体などの外部基準に固定するだけでよい、それ自体の基準５２０を含む。リンケージ・システムの複数のポイントを外部基準に取り付ける必要は、もはや無い。また、システム５１０における共有リンク５２１には、アクチュエータ５４０及び５４１の回転軸と一致した回転軸が設けられている。また、システム５１０は、反転した連結ロッド構造を有する。

【0049】

システム５１０の基準フレーム５２０は、リンケージ・システム基準構造体として機能する。共有リンク５２１は、左回転式アクチュエータ５４０及び右回転式アクチュエータ５４１が取り付けられる小さな円板である。右アクチュエータ出力軸５４３が、フレーム５２０の軸受継手５３１を貫通する。したがって、右出力軸５４３は、フレーム５２０に対して軸５４４の周りで回転するように配置される。同様に、左出力軸５４２が、フレーム５２０の軸受継手５３２を貫通し、且つ、フレーム５２０に対して軸５４４の周りで回転するように配置される。共有リンク５２１は、アクチュエータ５４０及び５４１の固定子と一緒に軸５４４の周りで回転するように構成されうる。言い換えれば、出力軸５４２及び５４３は、フレーム５２０に対して固定して保持されうるが、共有リンク５２１、アクチュエータ５４０、及びアクチュエータ５４１は全て、関連したフレーム５２０と一緒に回転する。

【0050】

駆動アーム５５３が、出力軸５４３に堅固に取り付けられ、駆動アーム５５２が、出力軸５４２に堅固に取り付けられる。駆動アーム５５３は、枢動継手５９３を介して連結ロッド５４７に連結する。同様に、駆動アーム５５２は、枢動継手５９４を介して連結ロッド５４６に連結する。連結ロッド５４６は、枢動継手５３６を介して受入アーム５５６に連結する。同様に、連結ロッド５４７は、枢動継手５３５を介して受入アーム５５５に連結する。受入アーム５５５及び受入アーム５５６は、どちらもシステム出力軸５２５に堅固に取り付けられる。言い換えれば、アーム５５５及び５５６は、軸５２５と別々に回転することはない。出力軸５２５は、航空機のフラップなどの外部荷重を駆動するように構成される。

【0051】

反転した連結ロッドにおける相似性のため、システム５１０の動作は、システム４１０と同様である。例えば、図１２を参照すると、システム出力軸５２５を時計方向に駆動するためには、駆動アーム５５３は、連結ロッド５４７を右方向に押さなければならず、駆動アーム５５２もまた、連結ロッド５４６を右方向に押さなければならない。右アクチュエータ５４１により駆動アーム５５３に印加されるトルクは、左アクチュエータ５４０により駆動アーム５５２に印加されるトルクに等しく、且つその反対である。アクチュエータ５４０及び５４１によって印加されるトルクは互いに相殺するので、共有リンク５２１は、出力軸５２５が時計方向に回転されるときに、フレーム５２０に対して回転しない。

【0052】

アクチュエータのうちの一方が動作不能故障した場合、他方のアクチュエータは、システム１１０におけるように、また、図５を参照して説明されたように、動作し続ける。しかし、出力軸５２５が回転するにつれて、共有リンク５２１は（アクチュエータ５４０及び５４１と一緒に）フレーム５２０に対して回転することになる。オープン・アクチュエータ故障に対処するために、システム４１０で説明されたように、ブレーキ、ばね、又はダンパが、共有リンク５２１と基準フレーム５２０との間に配置される。

【0053】

第６の実施例６１０が、図１４〜図１７に示されている。この実施例では、共有リンク６２１は、フレーム６２０と摺動係合するように構成されている。図示のように、フレーム６２０は、摺動係合で共有リンク６２１を受け入れるように構成された開口部６０９を有する。共有リンク６２１は、フレーム６２０に対して回転しない。デュアルモータ作動モードでの動作中、共有リンク６２１は、フレーム６２０に対して摺動しない。しかし、動作不能故障動作モードでは、共有リンク６２１がフレーム６２０に対して左右に動くことにより、動作不能故障の間動作し続けるのに必要とされる自由度が、リンケージ・システムに提供される。

【0054】

第７の実施例のシステム７１０が、図１８〜図２４に示されている。システム７１０は、全体的な構造及び動作が、図１１〜図１３に示された第５の実施例のシステム５１０と非常に似ている。しかし、システム７１０は、フレーム７２０と回転係合してシステム出力軸７２５を支持する、より大きな軸受７２６ａ及び７２６ｂを有する。同様に、軸受７３３及び７３４が、フレーム７２０との枢動関係において、アクチュエータ７４０及び７４１並びに共有リンク７２１を支持する。システム７１０は、平均故障間隔が長い、コンパクトで且つライン交換可能なユニットを提供する。

【0055】

図１８及び図１９に示されるように、アクチュエータ・システム７１０は、主要な要素として、フレーム７２０、システム出力軸７２５、右アクチュエータ７４０、左アクチュエータ７４１、共有リンク７２１、駆動アーム７５２、駆動アーム７５３、連結ロッド７４６、及び連結７４７を含む。

【0056】

フレーム７２０は、ハウジングとして、また、アクチュエータ・システムの軸受が相互に作用する基準構造体として機能する。例えば、共有リンク２１０が、フレーム７２０に対して軸７４４の周りで回転運動するように、軸受７３３及び７３４によって取り付けられる。アクチュエータ７４０及び７４１は、共有リンク７２１上に取り付けられ、また、軸７４４に一致したそれぞれの出力軸回転軸を有する。アクチュエータ７４０及び７４１は、出力遊星歯車段を含む回転モータである。右アクチュエータ７４０の出力軸７４２は、スプラインが付けられ、且つ駆動アーム７５２に堅固に結合される。右駆動アーム７５２は、枢動継手７９４を介して連結ロッド７４６の左側に連結される。連結ロッド７４６の右側は、枢動継手７３６を介して駆動アーム７５６に結合される。駆動アーム７５６は、システム出力軸７２６に堅固に結合される。システム出力軸７２６は、軸７２６の周りで回転運動するように、軸受７２６ａ及び７２６ｂを介してフレーム７２０に取り付けられる。アクチュエータ７４１の出力軸７４３は、スプラインが付けられ、且つ駆動アーム７５３に堅固に連結される。駆動アーム７５３は、枢動継手７９３を介して連結ロッド７４７に連結される。連結ロッド７４７は、枢動継手７９３を介して駆動アーム７５５に連結される。駆動アーム７５５は、システム出力軸７２５に堅固に結合される。

【0057】

システム７１０の動作は、他の実施例の動作に似ている。各アクチュエータは、２自由度システムにおいて単一の自由度を制御する。システム７１０では、アクチュエータ７４０及び７４１は、両方が連結ロッド７４６及び７４７に押す力をもたらすか、又は両方が連結ロッド７４６及び７４７に引っ張る力をもたらすために、共有リンク７２１をはさんで互いにトルクをかけ合う。言い換えれば、アクチュエータ７４０は、アクチュエータ７４１によって印加されるトルクと等しく且つ正反対のトルクを共有リンク７２１に印加するように駆動される。図１８の斜視図で見られるように、アクチュエータ７４０によって印加されるトルクが、共有リンク７２１に時計方向のトルクをもたらす（これにより、連結ロッド７４６が右方向に押される）と、アクチュエータ７４１は、共有リンク７２１に反時計方向のトルクをもたらすように駆動される（これにより、連結ロッド７４７を右方向に押す力がもたらされる）。したがって、システム出力軸７２５は時計方向に駆動されるが、共有リンク７２１は正味トルクを受けない。

【0058】

システム７１０の軸受構造が、図２０に示されている。外側シース７０１が、フレーム７２０との一体部材として機能する。軸受７０２により、シリンダ７０３がフレーム７２０に対して軸７４４の周りで回転することが可能になる。シリンダ７０４によって所定の位置に保持された軸受７０５により、内側シリンダ７０６もまたフレーム７２０に対して軸７４４の周りで回転することが可能になる。遊星歯車７０７が、内側７０６と歯車受７０８との間で動作する。

【0059】

システム７１０は、システム７１０の全体的なサイズに対して比較的大きな軸受を持った非常にコンパクトな形状要素を有する。比較的大きな軸受を有することは、著しく長い推定平均故障間隔を持つシステムを製造するのに役立つ。

【0060】

開示されたアクチュエータ・システム及び方法は、幾つかの目覚ましい利点をもたらした。開示されたアクチュエータ・システムは、現在の油圧アクチュエータよりも小さく、軽く、且つ高速である。開示されたアクチュエータ・システムは、必要なときにしか電力を使用せず、また、高い油圧を維持することと油圧弁の漏れを補償することとに関連する、継続的な浪費が無い。さらに、電子式アクチュエータ制御は、油圧弁で可能とされるのよりも高い帯域幅の制御を提供する。さらに、開示されたアクチュエータ・システム及び方法では、油圧アクチュエータで必要とされる複雑なシールが必要とされない。

【0061】

開示されたアクチュエータ・システム及び方法は、その新規且つ特有の構造のため、動作不能故障の間中、動作し続ける。開示されたシステムでは、動作不能故障への対処は、解放クラッチを必要とすることなく本質的に機能する。さらに、開示されたアクチュエータ・システムは、どちらか一方のアクチュエータでのオープン・アクチュエータ故障に対処すること可能な単一のブレーキで構成することができる。現在の電気機械式冗長アクチュエータは、どちらか一方のシステムでのオープン故障に対処するために、２つのブレーキを必要とする。

【0062】

さらに、開示されたアクチュエータ・システム及び方法は、各アクチュエータが通常、アクチュエータ・システムによって提供される動作のうちの半分しか提供しないので、本質的にアクチュエータの寿命を延長する。開示されたアクチュエータ・システムは、アクチュエータ動作不能故障又はアクチュエータ・オープン故障の間じゅう動作し続け、また、さらなる動作の後、しばらく経ってから、動作不良のアクチュエータを容易に交換することができる。開示されたアクチュエータ・システムはまた、動作中のシステムの力学機械的倍率の調整を可能とする新規な機能を提供する。さらに、開示されたシステムでは、バックラッシを最小限に抑えることができる動作モードが提供される。システムの２自由度特性により、アクチュエータの出力を変えることを必要とせずに動作中のシステムの自己テストを行うための機能が可能とされる。これらの利点及び多様な動作モードの全ては、開示されたシステムにおいて実時間で利用可能である。即ち、システムは、再構成のためにシャットダウン及び停止される必要が無い。

【0063】

開示されたアクチュエータ・システム及び方法の様々な代替的な実施例もまた、利用可能である。例えば、モータは、発電制動又は回生で動作するように構成することができる。モータ駆動装置、発電制動抵抗器、及び回生蓄電器を、開示された実施例と併用することができる。さらに、完全なサーボ・システムを形成するために、エンコーダ又はレゾルバなどの位置センサを、サーボ制御装置と一緒に枢動継手のうちの幾つかに追加することができる。軸受及び／又はモータの機能不全の検出及び診断を助長するために、熱センサを追加することができる。さらなる動作監視及びフィードバック信号を提供するために、出力軸又は駆動軸にトルク・センサを追加することができる。

【0064】

したがって、アクチュエータ・システム及び方法の目下好ましい形態について図示及び説明し、また、幾つかの修正について論じてきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な追加的な変更がなされうることを、当業者は容易に理解するであろう。

【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17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】