特表 2023-537726 小型オフセットアウトランナー撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータおよびそれを使用した展開システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-05

(54)【発明の名称】小型オフセットアウトランナー撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータおよびそれを使用した展開システム

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20230829BHJP

   B64C 27/26 20060101ALI20230829BHJP

   B64U 30/295 20230101ALI20230829BHJP

   B64U 30/296 20230101ALI20230829BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 B

B64C27/26

B64U30/295

B64U30/296

H02K7/116

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023507918

(86)(22)【出願日】2021-08-12

(85)【翻訳文提出日】2023-02-17

(86)【国際出願番号】 US2021045703

(87)【国際公開番号】W WO2022108635

(87)【国際公開日】2022-05-27

(31)【優先権主張番号】63/064,413

(32)【優先日】2020-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520339482

【氏名又は名称】ジョビー エアロ インク

【氏名又は名称原語表記】ＪＯＢＹ ＡＥＲＯ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】３４０ Ｗｏｏｄｐｅｃｋｅｒ Ｒｉｄｇｅ Ｓａｎｔａ Ｃｒｕｚ，ＣＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100207251

【弁理士】

【氏名又は名称】矢島 弘文

(72)【発明者】

【氏名】ジョーダン ギシュラー

(72)【発明者】

【氏名】バイシャ ペイ

(72)【発明者】

【氏名】ロブ トーダル

(72)【発明者】

【氏名】ジョーベン ビバート

【テーマコード（参考）】

3J027

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J027FA36

3J027FB16

3J027GC07

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD08

3J027GD12

5H607AA12

5H607BB01

5H607DD03

5H607EE33

5H607EE36

(57)【要約】

フレックススプラインカップ内にあるモータを備えた小型撓み噛合い駆動システム。モータはウェーブジェネレータと比較してフレックススプラインカップのより内部に存在し、モータの空隙はウェーブジェネレータ軸受の内部よりも半径方向に離れている。モータは、磁石で構成された外側のロータを備えたアウトランナー構成を使用することができ、空隙までの大きな半径方向距離を可能にし、より高いトルクをもたらす。内部固定子巻線は、駆動システム構造に熱的に十分に結合されている。小型撓み噛合い駆動は、回転軸に垂直なモーメント荷重を支持するように適合された展開システムに結合され、それらの荷重が小型撓み噛合い駆動によって支持されないようにすることができる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータリアクチュエータを備えた、小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記ロータリアクチュエータは、
第１フランジと、
第１の軸の周りで前記第１のフランジに回転可能に結合された第２の出力フランジと、
駆動モータと、
前記駆動モータの外部ロータに固定結合されたウェーブジェネレータと、
前記第１のフランジに固定的に連結されたカップフレックスススプラインと、
前記第２の出力フランジに固定結合された円形内部スプラインと、
を備え、
前記駆動モータは、
前記第１のフランジに固定結合された固定子と、
前記固定子と前記ロータとの間に前記固定子から半径方向外部に空隙を形成するように配置され、前記固定子に回転可能に結合され、かつ、前記第２の出力フランジに回転可能に結合された、前記外部ロータと、
を備え、
前記ウェーブジェネレータは、
ウェーブジェネレータカムと
前記ウェーブジェネレータカムの外面に取り付けられた内面を有するウェーブ軸受と、
を備え、
前記駆動モータは、前記ウェーブジェネレータカムよりも前記カップフレックススプライン内に存在し、前記モータギャップは、前記ウェーブ軸受の内部レースの内面よりも前記第１の軸からさらに外部に存在する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記第２の出力フランジは、単一の軸受によって前記第１のフランジに回転可能に結合され、
前記外部ロータは、単一の軸受によって前記固定子に回転可能に結合され、かつ、単一の軸受で前記第２の出力フランジに回転可能に結合されている、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項3】

請求項１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記第１の軸から前記空隙までの半径方向距離が、前記空隙から前記カップフレックススプラインの外径までの半径方向距離の８０％よりも大きい、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項4】

請求項１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記第１の軸から前記空隙までの半径方向距離が、前記空隙から前記カップフレックススプラインの外径までの半径方向距離の８５％より大きい、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項5】

請求項２に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記第１の軸から前記空隙までの半径方向距離が、前記空隙から前記カップフレックススプラインの外径までの半径方向距離の８０％より大きい、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項6】

請求項２に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記第１の軸から前記空隙までの半径方向距離が、前記空隙から前記カップフレックススプラインの外径までの半径方向距離の８５％より大きい、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項7】

請求項１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、展開システム支持構造をさらに備え、
前記展開システム支持構造は、前記第１のフランジに連結された内部構造と、前記第２のフランジに回転可能に結合された外部構造と、を備え、
前記内部構造および前記外部構造は、第１の軸受および第２の軸受と回転可能に連結され、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記第１の軸に沿って変位する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項8】

請求項２に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、展開システム支持構造をさらに備え、
前記展開システム支持構造は、前記第１のフランジに連結された内部構造と、前記第２のフランジに回転可能に結合された外部構造と、を備え、
前記内部構造および前記外部構造は、第１の軸受および第２の軸受と回転可能に連結され、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記第１の軸に沿って変位する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項9】

請求項４に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、展開システム支持構造をさらに備え、
前記展開システム支持構造は、前記第１のフランジに連結された内部構造と、前記第２のフランジに回転可能に結合された外部構造と、を備え、
前記内部構造および前記外部構造は、第１の軸受および第２の軸受と回転可能に連結され、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記第１の軸に沿って変位する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項10】

請求項６に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、展開システム支持構造をさらに備え、
前記展開システム支持構造は、前記第１のフランジに連結された内部構造と、前記第２のフランジに回転可能に結合された外部構造と、を備え、
前記内部構造および前記外部構造は、第１の軸受および第２の軸受と回転可能に連結され、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記第１の軸に沿って変位する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項11】

前記内部構造が航空機の翼端に構造的に結合されている、請求項７に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項12】

前記内部構造が航空機の翼端に構造的に結合されている、請求項８に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項13】

前記回転アクチュエータが、前記第１の軸に沿って前記回転アクチュエータ全体を通る貫通孔をさらに備える、請求項１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項14】

前記回転アクチュエータが、前記第１の軸に沿って前記回転アクチュエータ全体を通る貫通孔をさらに備える、請求項２に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項15】

前記回転アクチュエータが、前記第１の軸に沿って前記回転アクチュエータ全体を通る貫通孔をさらに備える、請求項１１に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項16】

ロータリアクチュエータを備えた、小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、
前記ロータリアクチュエータは、
第１フランジと、
第１の軸の周りで前記第１のフランジに回転可能に結合された第２の出力フランジと、
駆動モータと、
前記駆動モータの外部ロータに固定結合されたウェーブジェネレータと、
前記第１のフランジに固定的に連結されたカップフレックススプラインと、
前記第２の出力フランジに固定結合された円形内部スプラインと、
を備え、
前記駆動モータは、
前記第１のフランジに固定結合された固定子と、
前記固定子と前記ロータとの間に前記固定子から半径方向外部に空隙を形成するように適合され、前記固定子に回転可能に結合され、かつ、前記第２の出力フランジに回転可能に結合された、前記外部ロータと、
を備え、
前記ウェーブジェネレータは、
ウェーブジェネレータカムと
前記ウェーブジェネレータカムの外面に取り付けられた内面を有するウェーブ軸受と、
を備え、
前記第２の出力フランジは、単一の軸受によって前記第１のフランジに回転可能に結合され、前記外部ロータは、単一の軸受によって前記固定子に回転可能に結合され、かつ、単一の軸受によって前記第２の出力フランジに回転可能に結合されている、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項17】

請求項１６に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステムであって、展開システム支持構造をさらに備え、
前記展開システム支持構造は、前記第１のフランジに連結された内部構造と、前記第２のフランジに回転可能に結合された外部構造と、を備え、
前記内部構造および前記外部構造は、第１の軸受および第２の軸受と回転可能に連結され、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記第１の軸に沿って変位する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータシステム。

【請求項18】

小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータであって、
前記撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータは、
第１フランジと、
第１の軸の周りで前記第１のフランジに回転可能に結合された第２の出力フランジと、
駆動モータと、
前記駆動モータの外部ロータに固定結合されたウェーブジェネレータと、
前記第１のフランジに固定的に連結されたカップフレックスプラインと、
前記第２の出力フランジに固定結合された円形内部スプラインと、
を備え、
前記駆動モータは、
前記第１のフランジに固定結合された固定子と、
前記固定子と前記ロータとの間に前記固定子から半径方向外部に空隙を形成するように適合され、前記固定子に回転可能に結合され、かつ、前記第２の出力フランジに回転可能に結合された、前記外部ロータと、
を備え、
前記ウェーブジェネレータは、
ウェーブジェネレータカムと
前記ウェーブジェネレータカムの外面に取り付けられた内面を有するウェーブ軸受と、
を備え、
前記第２の出力フランジは、第１の軸受と第２の交差軸ローラー軸受によって前記第１のフランジに回転可能に結合され、前記外部ロータは、単一の軸受によって前記固定子に回転可能に結合され、かつ、単一の軸受によって前記第２の出力フランジに回転可能に結合されている、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータ。

【請求項19】

請求項１８に記載の小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータであって、
前記駆動モータは、前記ウェーブジェネレータカムよりも前記カップフレックススプライン内に存在し、前記モータギャップは、前記ウェーブ軸受の内部レースの内面よりも前記第１の軸からさらに外部に存在する、
ことを特徴とする小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

【0002】

本発明は、位置決め機構に関し、より具体的には小型アセンブリに関する。

【0003】

関連出願の相互参照

【0004】

本出願は、ギシュラーらによる２０２０年８月１２日出願の米国仮特許出願第６３／０６４，４１３号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0005】

関連技術の説明

【0006】

航空機は通常、航空機の姿勢変化に影響を与えるため、または翼の揚力特性を変更するために、必要に応じて動かされる多くの操縦翼面を有する。さらに、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機は、動力付き推力生成装置からの推力方向を変更するために構成要素を構成する場合がある。これは、ダクトの動きまたは変更である場合もあれば、ロータアセンブリ全体の回転および関節運動である場合もある。

【0007】

撓み噛合い駆動アセンブリは、角度精度とバックラッシュの欠如が設計目標であるシステムで使用される場合がある。撓み噛合い駆動ギアは、ほぼゼロのバックラッシュ、高速減速比、小型サイズ、軽量などの魅力的な特性により、宇宙および航空機用途、ロボット工学、精密位置決めシステムで広く使用されている。

【0008】

撓み噛合い駆動アセンブリは、典型的には、ウェーブジェネレータ、フレックススプライン、および円形スプラインを含む。ウェーブジェネレータは、軸受アセンブリに囲まれた楕円形のカムである。フレックススプラインはさまざまな構成で提供される場合があるが、通常は、外部に外歯が機械加工された薄肉の柔軟な鋼製シリンダーである。円形スプラインは、内歯を備えた中実の厚肉リングである。フレックススプラインは円形スプラインよりわずかに小さく、歯数が少ない場合がある。撓み噛合い駆動は、モータに取り付けられたモジュラーギアユニットで、モータシャフトがウェーブジェネレータに結合されている場合がある。

【0009】

用途によっては、高トルクを提供し、良好な熱管理も可能にする、駆動モータを備えた非常に小型な撓み噛合い駆動アセンブリが望まれる場合がある。求められているのは、ドライブアセンブリ内にモータが組み込まれた小型のモータ駆動の撓み噛合い駆動アセンブリであり、高トルク出力も提供できる。

【0010】

【0011】

【発明の概要】

【0012】

フレックススプラインカップ内にあるモータを備えた小型撓み噛合い駆動システム。モータはウェーブジェネレータと比較してフレックススプラインカップのより内部に存在し、モータの空隙はウェーブジェネレータ軸受の内部よりも半径方向に離れている。モータは、磁石で構成された外側のロータを備えたアウトランナー構成を使用することができ、空隙までの大きな半径方向距離を可能にし、より高いトルクをもたらす。内部固定子巻線は、駆動システム構造に熱的に十分に結合されている。小型撓み噛合い駆動は、回転軸に垂直なモーメント荷重を支持するように適合された展開システムに結合され、それらの荷重が小型撓み噛合い駆動によって支持されないようにすることができる。

【0013】

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のいくつかの実施形態による小型回転アクチュエータを備えた垂直飛行構成の航空機を示す。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による小型回転アクチュエータを備えた前進飛行構成の航空機を示す。

【図3】本発明のいくつかの実施形態による小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータのう斜め上方から見た斜視図である。

【図4】本発明のいくつかの実施形態による小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータの斜め上方から見た斜視図である。

【図5】本発明のいくつかの実施形態による小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータの上面図である。

【図6】本発明のいくつかの実施形態による小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータの側面図である。

【図7】本発明のいくつかの実施形態による小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータの断面図である。

【図8】本発明のいくつかの実施形態による支持構造を有する小型噛合い駆動型ロータリアクチュエータの側面図である。

【0015】

【0016】

【0017】

【0018】

【0019】

【0020】

【0021】

【0022】

【発明を実施するための形態】

【0023】

いくつかの態様では、航空機は、離陸中に推力を提供するために電気モータによって動力を与えられるブレード付きプロペラを使用することができる。プロペラ/モータユニットは、ロータアセンブリと呼ばれることがある。いくつかの態様では、プロペラが離陸および着陸のための垂直推力を提供するように、翼上のモータ駆動プロペラユニット自体が固定翼に対して回転することができる。ロータアセンブリの回転は、プロペラと電気モータの両方を回転させることによって推力の方向を変えることを可能にすることができ、したがって、回転ジョイントの周りでの、または回転ジョイントを介しての、モータからプロペラへのトルク駆動のジンバルまたは他の方法を必要としない。いくつかの態様では、延長されたナセルは、翼の先端または後部Ｖテール要素の端に存在し、離陸および着陸中にＶＴＯＬプロペラが垂直推力を提供できるように回転するように適合されてもよい。

【0024】

いくつかの態様では、翼に取り付けられたモータ駆動ロータアセンブリは、モータとロータの質量を翼のかなり前方に配置するように適合されている。いくつかの態様では、この前方位置により、主に翼の前縁の前方に空気流を有する垂直スラスト方向へのロータの回転が可能になり、ＶＴＯＬ動作中の翼による空気流の衝突が減少する。いくつかの側面では、ロータとモータの質量をこのように前方に配置することで、前進翼などの異常な翼構成が可能になり、この質量配置によって、より高いＧが操縦中に発生する可能性のある欠点が部分的または完全に緩和される。

【0025】

例示的な実施形態では、図１の垂直離陸構成に見られるように、航空機２００は、垂直離陸と着陸の両方および前進飛行に適合した異なるタイプのロータを備えた後退翼（固定翼）２０２、２０３を使用する。航空機本体２０１は、左翼２０２および右翼２０３を支持する。翼に取り付けられたモータ駆動ロータアセンブリ２０６は、プロペラを含む翼に取り付けられる。翼端モータ駆動ロータアセンブリ２０７は、翼端に取り付けられる。航空機本体２０１は後方に延び、隆起した後部スタビライザ２０４にも取り付けられている。後部スタビライザには、後部ロータアセンブリ２０５、２０８が取り付けられている。

【0026】

航空機２００は、右翼２０３に２つのロータ、および左翼２０２に２つのロータを有することができる。各翼のスパンに沿って取り付けられたロータアセンブリは、垂直方向の展開位置に跳ね上がるように適合された翼に取り付けられたロータ２０６を有することができる。離着陸時、前進飛行への移行中は格納位置に戻り、前進飛行中はブレードを格納してネストする。外側のロータアセンブリ２０７は、後述するように枢動することができる。同様に、各後部スタビライザ２０４は、それに取り付けられた枢動ロータユニット２０５、２０８を有することができ、垂直離陸および着陸、移行モード、ならびに前進飛行中に使用されるように適合される。航空機２００の前進飛行構成が図２に示されている。

【0027】

図３～７は、本発明のいくつかの実施形態による小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータ３００を示している。ロータリアクチュエータ３００は、アクチュエータが回転支持および回転位置決めを提供するが、他の負荷がシステムによって別個に維持されるシステムを支持するように適合される。ロータリアクチュエータ３００は、例えば航空機構造に結合され得る固定フランジ３２１を有する。回転体３４０は、固定フランジ３２１に対して回転するように適合される。回転体３４０は、出力フランジ３２０を有する出力体３４１に連結され得る。円形固定フランジに外接する円形出力フランジ３２０は、半径方向および縦方向に支持および拘束される一対の同心嵌合取り付けブラケットの作動および回転位置決め制御を可能にする。いくつかの態様では、回転を設定範囲に制限するために、固定フランジ３２１上の１つまたは複数の機械的止め具３２２が、出力フランジ３２０上の嵌合止め具と係合し得る。

【0028】

図７は、本発明のいくつかの実施形態によるロータリアクチュエータ３００の断面を示している。ロータリアクチュエータ３００は、モータロータギャップの位置が中心軸３１０から大きな半径方向距離にあるために非常に高いトルクを提供すると同時に、モータがフレックススプラインの奥深くに位置するために非常にコンパクトであるという利点を提供する。加えて、より効率的に主構造に熱的に結合することができる固定子の巻線の使用は、ロータリアクチュエータのより良い熱管理を可能にする。外部ロータに薄い磁石を使用すると、ロータのギャップをより大きな半径方向の距離に配置できるため、トルク出力が向上すると同時に、巻線ロータに比べてロータの熱負荷が軽減される。

【0029】

図７に見られるように、固定フランジ３２１は、固定子マウント３１３に固定して結合される。固定子マウント３１３は、固定子巻線３０６を支持する。構造コンポーネントのこの固定セットは、フレックススプラインカップ３０１にも固定される。１つのフランジ３２１を固定されるものとして最初に指定し、別のフランジを出力フランジ３２０として指定することは任意であり、使用中の構成および取り付けに関連する、ということは理解されるべきである。構造コンポーネントの固定セットは、アクチュエータ中心軸３１０と一致する中心軸を有する。固定子マウント３１３および固定子巻線３０６は、内部シャフト３４２に構造的にかつ固定的に結合される。

【0030】

モータロータ構造３１２は、固定子巻線３０６の周りを回転するように適合されたロータ磁石３０２を支持する。モータ空隙３０３は、中心軸３１０からかなりの半径方向外側距離位置にあり、フレックススプラインカップの外径のかなりの割合である距離位置にある。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８０％を超える。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８５％を超える。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８８％を超える。中心軸からの距離が増加し、フレックススプラインカップの外径に対するこの距離の割合が増加すると、ロータリアクチュエータの全体サイズが小さくなり、より高いトルクが得られる。

【0031】

御覧のように、モータ空隙３０３は、ウェーブ軸受３１８の内部レース３０４の内部サイドの外側にある。さらに、いくつかの態様では、固定子巻線３０６は、ウェーブ軸受３１８の内部レース３０４の内部サイドよりもさらに半径方向外側に延在する。いくつかの態様では、固定子巻線３０６の半径方向中間点は、ウェーブ軸受３１８の内部レース３０４の内部サイドよりもさらに半径方向外側にある。このような構成により、フレックススプラインカップ内に含まれるモータにかなりのトルクを与えることができる。

【0032】

モータはまた、フレックススプラインカップ３０１内の奥深くにあり、ウェーブ軸受３１８およびウェーブカム３１９よりも深いフレックススプラインカップ３０１の深さ３１５のさらに中にある。固定子巻線３０６とフレックススプラインカップ３０１の底部との間のギャップ３１６も、設計をコンパクトにするために最小化される。例示的な実施形態では、フレックススプラインカップ３０１の全深さ３１５は６７．２ｍｍであり、巻線３０６の深さ３１７は３５．５ｍｍであり、巻線はフレックススプラインカップ３０１の底部から４．８ｍｍ以内にある。いくつかの態様では、巻線３０６の軸方向長さ３１７に対する巻線３１６の下の距離の比率は、０．２未満である。いくつかの態様では、巻線３０６の軸方向長さ３１７に対する巻線３１６の下の距離の比率は、０．１５未満である。いくつかの態様では、巻線３０６の軸方向長さ３１７に対する巻線３１６の下の距離の比率は、０．１４未満である。以下の組み合わせ、すなわち、アウトランナーモータ構成と、薄型の磁石を含む外部ロータを使用すること、モータをカップ内でウェーブジェネレータ軸受３１８の下に配置すること、ウェーブ軸受３１８の内部レース３０４の内部サイドよりも半径方向外側にモータギャップ３０３を有することは、ロータリアクチュエータに新しい特性を提供し、小さな体積対パフォーマンスを提供する。さらに、中央シャフト３４２の内面内の中空の内部は、ロータリアクチュエータ３００を通る配線または他の材料の通過をさらに可能にする。

【0033】

ロータリアクチュエータ３００は、互いに回転する３つのセクションを有するように適合されている。固定フランジ３２１に結合された第１の回転セクションは、モータ固定子とフレックススプラインカップを含む。モータが段階的または他の方法で駆動されると、外部ロータ構造３１２が固定フランジに対して移動し、ウェーブカム３１９を回転式に駆動する。ロータ構造とウェーブカムは、モータがステッピングされると、固定子の周りを回転する第２回転セクションの一部である。第３の回転セクションは、出力フランジ３２０に結合される。出力フランジ３２０は、出力ハウジング３４１に結合され、出力ハウジング３４１は、図６に示される出力ハウジングキャップ３４０に結合される。出力ハウジングキャップ３４０は構造的に剛性円形スプライン３６１に結合される。カム３１９が回転すると、フレックススプライン３６１が剛性円形スプライン３０５の内歯車歯と係合する。フレックススプライン３６１と円形スプライン３６１の差動係合により、出力フランジ３２０に結合された第３セクションが回転する。内部シャフト３４２は、アクチュエータの内側を横切って固定フランジを結合し、ナット３４３で固定される。

【0034】

モータシャフトの各端部で軸受対によってモータロータがモータ固定子に結合される典型的なモータとは対照的に、本発明の態様では、３つの軸受システムを使用することができる。第１の軸受３０７は、固定子構造３１３とモータロータ構造３１２との間に存在する。モータロータは、モータロータ構造と出力構造との間の軸受３０８によって二次的に支持される。第３の軸受３０９は、出力構造を固定構造に結合する。したがって、これらの３つの同軸軸受は、以前は２つの軸受の２組以上でサポートされていた機能を実行する。いくつかの態様では、第１の回転セクションは、単一の軸受だけで第２の回転セクションに回転可能に結合される。いくつかの態様では、第２の回転セクションは、単一の軸受だけで第３の回転セクションに回転可能に結合される。いくつかの態様では、第３の回転セクションは、単一の軸受だけで第１の回転セクションに回転可能に結合される。この非正統的な軸受方式は、ロータリアクチュエータ３００のコンパクトな性質にさらに貢献する。

【0035】

上述のロータリアクチュエータ３００の軸受方式は、ロータリアクチュエータがアクチュエータ中心軸３１０の回転の周りの負荷を支持する際に完全に機能し得るが、垂直軸のモーメント方向のモーメント支持能力が低下し得るという制限を有し得る。ロータリアクチュエータ３００は、互いに回転可能に結合され、ロータリアクチュエータの入力および出力フランジにも結合されるが、垂直モーメント荷重および他の場合にはロータリアクチュエータによってサポートされていたであろう軸方向荷重、のすべてをさらに支持する他の構造コンポーネントが存在する様な、展開システムの一部である様に適合される。

【0036】

図９は、第１、第２、および第３の回転セクションを断面図で示している。異なる断面線の種類を使用して、異なる回転セクションと、それらの間の軸受を表している。固定フランジ３２１に結合された第１の回転セクション４０１は、モータ固定子およびフレックススプラインカップを含む。第１の回転セクションと呼ばれるが、このセクションは固定されていると見なすこともでき、すべてが回転する。モータが段階的または他の方法で駆動されると、外部ロータ構造３１２が固定フランジに対して移動し、ウェーブカム３１９を回転式に駆動する。ロータ構造およびウェーブカムは、第２の回転セクション４０２の一部であり、モータがステッピングされると、固定子の周りを回転する。第３の回転セクション４０３は、出力フランジ３２０に結合される。

【0037】

図８は、小型撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータ３００を組み込むことができる展開システム３８０を示している。固定内部構造３３０は、例えば、航空機構造に結合することができる。固定内部構造３３０は、固定フランジ３２１に結合される。固定内部構造３３０は、内側軸受３３２および外側軸受３３３を使用して、回転ブラケット３３１に回転可能に結合される。回転ブラケット３３１は、出力フランジ３２０に結合される。この例示的な実施形態では、システムの半径方向および軸方向の荷重は、内側軸受３３２および外側軸受３３３によって支持され、半径方向の位置決めおよび半径方向位置の保持は、内側軸受３３２および外側軸受３３３撓み噛合い駆動型ロータリアクチュエータ３００によって実行される。

【0038】

本発明のいくつかの実施形態では、図１０に見られるように、展開システム３８０は、図１および２に示されている翼端ロータ２０７を展開するために使用される。外部ナセルシェルは、ロータリアクチュエータの一部と同様に、明確化のために省略されている。回転ブラケット３３１は、展開可能なモータ駆動ロータアセンブリの支持構造に結合され、翼端で翼構造から延びる固定内部構造３３０（図示せず）の周りを回転するように適合される。いくつかの態様では、ロータリアクチュエータ３００は、展開可能なモータ駆動ロータアセンブリの支持構造の内側サイドよりも航空機本体から見てより外側にあるという点で、外側サイドにある。

【0039】

図１１～１３は、本発明のいくつかの実施形態による別の小型撓み噛合い駆動３５０を示している。固定フランジ３５１は、固定子マウント３６３に固定結合される。固定子マウント３６３は、固定子巻線３５６を支持する。構造コンポーネントのこの固定セットは、フレックススプラインカップ３５１にも固定される。構造コンポーネントの固定セットは、アクチュエータ中心軸３６０と一致する中心軸を有する。固定子マウント３６３および固定子巻線３５６は、内部シャフト３９２に構造的かつ固定的に結合される。

【0040】

モータロータ構造３６２は、固定子巻線３５６の周りを回転するように適合されたロータ磁石３５２を支持する。モータ空隙は、中心軸３６０からかなりの半径方向外側距離位置にあり、フレックススプラインカップの外径のかなりの割合である距離位置にある。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８０％を超える。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８５％を超える。いくつかの態様では、中心軸から空隙までの半径方向距離は、中心軸からフレックススプラインカップの外径までの半径方向距離の８８％を超える。中心軸からの距離が増加し、フレックススプラインカップの外径に対するこの距離の割合が増加すると、ロータリアクチュエータの全体サイズが小さくなり、より高いトルクが得られる。

【0041】

ご覧のように、モータ空隙は、ウェーブ軸受の内部レースの内部サイドの外側にある。さらに、いくつかの態様では、固定子巻線３０６は、ウェーブ軸受３６８の内部レース３０４の内部サイドよりもさらに半径方向外側に延在する。いくつかの態様では、固定子巻線の半径方向中間点は、ウェーブ軸受３６８の内部レースの内部サイドよりもさらに半径方向外側にある。このような構成により、フレックススプラインカップ内に含まれるモータにかなりのトルクを与えることができる。

【0042】

モータはまた、フレックススプラインカップ３５１内の奥深くにあり、ウェーブ軸受３６８およびウェーブカムよりも深いフレックススプラインカップ３５１の深さのさらに中にある。固定子巻線３５６とフレックススプラインカップ３５１の底部との間のギャップも、設計をコンパクトにするために最小化される。いくつかの態様では、巻線３５６の軸方向長さに対する巻線の下の距離の比率は、０．２未満である。いくつかの態様では、巻線３５６の軸方向長さ３１７に対する巻線３５６の下の距離の比率は、０．１５未満である。いくつかの態様では、巻線３５６の軸方向長さに対する巻線３５６の下の距離の比率は、０．１４未満である。以下の組み合わせ、すなわち、アウトランナーモータ構成と、薄型の磁石を含む外部ロータを使用すること、モータをカップ内でウェーブジェネレータ軸受の下に配置すること、ウェーブ軸受の内部レースの内部サイドよりも半径方向外側にモータギャップを有することは、ロータリアクチュエータに新しい特性を提供し、小さな体積対パフォーマンスを提供する。

【0043】

ロータリアクチュエータ３５０は、互いに回転する３つのセクションを有するように適合されている。固定フランジ３５１に連結された第１の回転セクションは、モータ固定子およびフレックススプラインカップを含む。モータが段階的または他の方法で駆動されると、外部ロータ構造３６２が固定フランジに対して移動し、ウェーブカムを回転式に駆動する。ロータ構造とウェーブカムは、モータがステッピングされると、固定子の周りを回転する第２回転セクションの一部である。第３の回転セクションは、出力フランジ３７０に結合される。出力フランジ３７０は、出力ハウジング３７３に結合される。出力ハウジングは、構造的に剛性円形スプライン３７４に結合される。カムが回転すると、フレックススプラインが剛性円形スプラインの内歯車歯と係合する。フレックススプラインと円形スプラインとの差動係合により、出力フランジ３７０に結合された第３セクションが回転する。内部シャフトは、アクチュエータの内側を横切って固定フランジを結合する。

【0044】

モータシャフトの各端部で軸受対によってモータロータがモータ固定子に結合される典型的なモータとは対照的に、本発明の態様では、３つの軸受システムを使用することができる。第１の軸受３５７は、固定子構造３６３とモータロータ構造３６２との間に存在する。モータロータは、モータロータ構造と出力構造との間の軸受３５８によって二次的に支持される。第３の軸受３５９は、出力構造を固定構造に結合する。したがって、これらの３つの同軸軸受は、以前は２つの軸受の２組以上でサポートされていた機能を実行する。いくつかの態様では、第１の回転セクションは、単一の軸受だけで第２の回転セクションに回転可能に結合される。いくつかの態様では、第２の回転セクションは、単一の軸受だけで第３の回転セクションに回転可能に結合される。いくつかの態様では、第３の回転セクションは、単一の軸受だけで第１の回転セクションに回転可能に結合される。この非正統的な軸受方式は、ロータリアクチュエータ３５０のコンパクトな性質にさらに貢献する。

【0045】

上述のロータリアクチュエータ３５０の軸受方式は、ロータリアクチュエータがアクチュエータ中心軸３６０の回転の周りの負荷を支持する際に完全に機能し得るが、垂直軸のモーメント方向のモーメント支持能力が低下し得るという制限を有し得る。回転アクチュエータ３５０は、軸方向および半径方向の支持を提供し、モーメント負荷も支持するように適合された支持軸受３８０を含むことができる。支持軸受３８０は、交差軸ころ軸受であってもよい。

【0046】

図１５は、本発明のいくつかの実施形態による、展開可能なモータ駆動ロータアセンブリのロータ展開機構の部分の側面図である。主な取り付け点１２７、１２８は、航空機へのロータ展開機構、ひいてはモータ駆動ロータユニットの構造的取り付け点である。駆動モータ１２６は、ロータメインハブ、ひいてはロータユニットのプロペラを駆動するように適合されている。

【0047】

図１４は、部分的に展開位置にあるロータ展開機構を示す。ロータ展開機構は、小型撓み噛合い駆動アセンブリ３５０を用いて収納構成から展開構成へと駆動され得る。図１６は、展開垂直離陸構成におけるロータ展開機構を示す。ロータ展開機構がロータを回転させ、変位させた。展開により、ロータハブは前方に押し出され、主取り付け点１２７、１２８から離れるとともに、主取り付け点に対して垂直に上方に押し上げられる。この垂直離陸構成では、ロータ軸は垂直である。いくつかの態様では、本明細書に記載のロータ展開機構を使用すると、ナセルの後部が固定された位置関係で翼と一緒に留まるように、ロータ展開中にナセルが分割されるように見える場合がある。ロータの展開は、ナセルから翼に沿って、または後部水平尾翼要素に沿って行うことができる。いくつかの態様では、モータおよびプロペラはナセルから展開することができる。ロータ展開機構は、翼の端部または他の水平要素ではない位置に取り付けることができる。

【0048】

外側ブラケット１２４は、ブラケット取り付け点１３４、１３５で展開リンケージに取り付けられる。ブラケットアーム１２９、１３０、１３１は、ピボット点１３２、１３３を介して連結する。マルチアームリンケージを使用すると、ロータは、展開構成と収納構成の両方で好ましい位置に移動できる。図１５は、垂直推力から水平推力へ、または水平推力から垂直推力への移行中に見られる、部分的に展開された構成のリンケージを備えた展開機構を示す。

【0049】

関節接合部の外側にある電気モータ/プロペラの組み合わせにより、モータへのプロペラの堅固な取り付けが可能になり、プロペラが後部ナセル部分に対してさまざまな姿勢で移動しても維持される。このような構成では、モータからの回転力は、回転ジョイントを介してのジンバルまたはその他の方法で伝達される必要がない。

【0050】

図１６は、本発明のいくつかの実施形態による展開機構のための展開駆動システムを示す。ロータリアクチュエータ３５０は、翼内の主取り付け点１２７、１２８の取り付け点に隣接する領域で航空機に結合することができる。撓み噛合い駆動アセンブリ３５０は、リンケージアセンブリの第１ピボット位置３８３に結合することができる。撓み噛合い駆動アセンブリ３５０の出力インターフェース３７１に結合された駆動ロッド３８１によって、展開リンケージが格納構成から展開構成へ、および展開構成から格納構成へと駆動される。

【0051】

図１６は、図２に示すような前進飛行で使用される格納位置にあるロータ展開機構を示す。図１７は、図１に示すような垂直離着陸中に使用される展開位置にあるロータ展開機構を示す。

【0052】

上記の説明から明らかなように、本明細書で与えられた説明から多種多様な実施形態を構成することができ、追加的利点および変更は当業者に容易に想起されるであろう。したがって、本発明は、そのより広い態様において、図示および説明された特定の詳細および説明のための例に限定されない。したがって、そのような詳細からの逸脱は、出願人の一般的な発明の意図または範囲から逸脱することなくなし得る。

【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】

【国際調査報告】