CN104220764A - 旋转致动器 - Google Patents

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CN104220764A CN201380015517.1A CN201380015517A CN104220764A CN 104220764 A CN104220764 A CN 104220764A CN 201380015517 A CN201380015517 A CN 201380015517A CN 104220764 A CN104220764 A CN 104220764A
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Abstract

一种旋转致动器(100)，其具有：基准结构(110)；布置成围绕着轴线相对于所述基准结构进行旋转运动的输出构件(113)；第一线性马达(116)，布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将第一马达构件(119)和第二马达构件(122)推开的输出力，其中第一线性马达构造并且布置成在输出构件和基准结构之间产生沿着第一方向的力矩；以及第二线性马达(131)，布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第二线性马达的第一构件(134)和所述第二马达构件(137)推开的输出力，其中所述第二线性马达构造并且布置成在所述输出构件和所述基准结构之间产生出沿着与第一方向相反的方向的力矩。

Description

旋转致动器
相关申请的交叉参考
本申请要求2012年2月9日提交的美国临时专利申请No.61/597141的优先权，该申请由此通过引用而并入本申请。
技术领域
本发明大体上涉及旋转致动器领域，更具体地说涉及高性能小尺寸旋转致动器。
背景技术
通常已知几种类型的旋转致动器。例如，已经制造出基于叶片的旋转液压致动器以及基于纯电马达的旋转致动器。
发明内容
所公开的实施例的相应部件、部分或表面的加括号的附图标记只是用于例举说明目的而不是进行限制，本发明提供了一种旋转致动器(100)，其具有：基准结构(110)；布置成围绕轴线相对于所述基准结构进行旋转运动的输出构件(113)；具有第一构件(119)和第二构件(122)的第一线性马达(116)，所述第一线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第一构件和第二构件推开的输出力，所述第一线性马达的第一构件与所述基准结构连接，所述第一线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在所述第一线性马达施加所述输出力时围绕着所述轴线沿着第一方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩；具有第一构件(134)和第二构件(137)的第二线性马达(131)，所述第二线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第二线性马达的第一构件和所述第二线性马达的第二构件推开的输出力，所述第二线性马达的第一构件与所述基准结构连接，所述第二线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在施加所述第二线性马达的输出力时围绕着所述轴线沿着与所述第一方向相反的方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩。
所述第一线性马达(216)可以包括单作用液压马达。所述第一线性马达的第一构件可以具有柱形腔室和/或所述第一线性马达的第二构件可以具有活塞(222)。所述柱形腔室可以为缸(219)。所述第一线性马达可以具有布置在所述活塞和所述输出构件之间的活塞连杆(248)。所述第一线性马达的第一构件可以刚性安装在所述基准结构上。所述活塞连杆和/或所述活塞可以通过球接头连接。所述活塞连杆和所述输出构件可以通过枢接头(228)或销接头连接。所述第一线性马达和所述第二线性马达均可以具有大体上平行的作用方向。所述输出构件可以具有轴。所述输出构件可以具有与所述第一马达的第二构件连接的第一枢轴承(228)和/或与所述第二马达的第二构件连接的第二枢轴承(240)。所述第一枢轴承和所述第二枢轴承可以沿着与所述轴线平行的方向偏移一尺寸而分开。
所述第一枢轴承、所述第二枢轴承和所述轴线可以是共线的。所述第一线性马达的第一构件可以具有缸，而所述第一线性马达的第二构件可以具有活塞，所述活塞具有第一表面和第二表面。所述第一表面可以与缸形成第一腔室(245)，并且所述第二表面与所述缸形成第二腔室(255)。所述缸可具有大体上为圆柱形的表面。所述圆柱形表面可以具有在所述活塞的第一表面和所述活塞的第二表面之间的孔。所述旋转致动器还可以具有与所述活塞连接的驱动连杆。所述驱动连杆可以横跨所述孔。
所述第二线性马达(231)可以具有单作用液压马达。所述第一线性马达和所述第二线性马达可以具有对于给定的线性马达的线性致动距离而移位的等同液压流体体积。所述第一线性马达和所述第二线性马达可以在液压上是平衡的。所述输出构件可以与飞机控制表面连接。所述旋转致动器还可以具有构造且布置成测量在所述输出构件和所述基准结构之间的角度的位置传感器。所述旋转致动器还可以具有伺服控制器。
在另一个方面，提供了一种用于使得轴(313)围绕着轴线(319)转动的致动器(300)，该致动器具有：外壳(303)；第一单作用缸(322)，它设置在所述外壳中并且在其中具有第一活塞(328)和第一连杆(349)；与所述轴连接的曲柄(334)；第二单作用缸(325)，它设置在所述外壳中并且在其中具有第二活塞(331)和第二连杆(349)，其中所述第一和第二连杆可以附接在所述曲柄上的不同位置，并且其中所述致动器构造并且布置成使得所述第一作用缸的致动使得所述曲柄沿着第一方向转动，并且所述第二单作用缸的致动使得所述曲柄沿着与所述第一方向相反的第二方向转动。
所述第一和第二缸可以基本上平行地取向。所述第一和第二缸两者可以构造并且布置成均具有预负载以提供沿着相同的总体方向的力以便消除反冲。所述轴可以在设置在所述外壳中的一组轴承上转动。所述轴可以与飞机控制表面连接。所述致动器可以构造并且布置成通过向第一压力腔室和第二压力腔室中的一个施加额外的压力来使得所述曲柄从第一位置向第二位置运动。所述致动器可以构造并且布置成通过在所述第一和第二压力腔室内提供基本相同的压力来保持所述曲柄的位置。
所述致动器可以构造并且布置成通过不允许液压流体相对于所述第一或第二压力腔室流入或流出来保持所述曲柄的位置。所述第一和第二单作用缸可以具有非圆形的横截面。所述第一连杆可以通过球接头(352)与所述第一活塞连接。所述第一连杆和所述输出构件可以通过枢接头或销接头连接。所述第一和第二单作用缸可以沿着与所述轴线平行的方向偏移一尺寸而分开。所述第一和第二单作用缸可以共享共同的孔道。所述致动器可以构造并且布置成使得所述第一单作用缸排出与由所述第二单作用缸吸入的液压流体体积基本上体积相同的液压流体以使所述轴运动。所述致动器还可以具有布置且构成为测量在所述轴和所述外壳之间的角度的位置传感器。所述致动器还可以具有伺服控制器。
在另一个方面，本发明提供了一种操作致动器的方法，该致动器具有：基准结构(110)；布置成围绕着轴线相对于所述基准结构进行旋转运动的输出构件(113)；具有第一构件(119)和第二构件(122)的第一线性马达(116)，所述第一线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第一构件和所述第二构件推开的输出力，所述第一线性马达的第一构件与所述基准结构连接，所述第一线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在所述第一线性马达施加所述输出力时围绕着所述轴线沿着第一方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩；第二线性马达(131)，它具有第一构件(134)和第二构件(137)，所述第二线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第二线性马达的第一构件和所述第二线性马达的第二构件推开的输出力，所述第二线性马达的第一构件与所述基准结构连接，所述第二线性马达的第二构件与所述输出构架连接，构造并且布置成在施加所述第二线性马达的输出力时围绕着所述轴线沿着与所述第一方向相反的方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩，该方法具有以下步骤：使得所述第一线性马达施加第一非零力，并且使得所述第二线性马达施加第二非零力，由此降低反冲。
所述方法还可以具有以下步骤：接收指令输出构件特征；并且在所述输出构件的实际特性与指令输出构件特征不匹配时相对于所述第二非零力调节所述第一非零力。所述输出构件特征可以为相对于所述基准结构的角度。所述方法还可包括在所述输出构件的角度小于指令输出构件角度位置时相对于所述第一非零力提高所述第二非零力的步骤，由此可以在所述输出构件和所述基准结构之间施加力矩。
在另一方面，提供了一种液压致动器(400)，它具有：缸(419)，其具有带有纵向轴线以及第一端部和第二端部的大体上为圆柱形的内表面，所述内表面具有布置在所述第一端部和所述第二端部之间的孔(470)；活塞(422)，其构造并且布置成在所述缸内滑动运动，所述活塞具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面沿着所述纵向轴线面对着大体上相反的方向，所述第一表面与所述缸形成第一腔室(494)并且所述第二表面与所述缸形成第二腔室(495)；与所述第一腔室流体连通的第一液压端口(492)；与所述第二腔室流体连通的第二液压端口(493)；驱动连杆(448)，其具有第一端部和第二端部，并且布置成穿过所述孔，所述驱动连杆的第一端部与在所述活塞上位于所述第一表面和所述第二表面之间的位置连接，其中所述致动器构造并且布置成在所述活塞相对于所述缸运动时引起所述驱动连杆相对于所述缸的运动。
所述驱动连杆没有穿过所述第一腔室或所述第二腔室。所述液压致动器还可以包括基准结构和位于所述驱动连杆和所述基准结构之间的枢接头，该枢接头构造并且布置成使得在所述驱动连杆和所述基准结构之间能够围绕着轴线进行旋转运动。所述缸可以安装在所述基准结构上。所述液压致动器还可以具有构造并且布置成相对于所述缸进行旋转运动的驱动轴(413)。所述驱动轴可以与所述驱动连杆连接。所述缸可以具有非圆形横截面。所述驱动连杆可以通过枢接头或销接头与所述活塞连接。所述驱动轴可以通过万向接头与所述活塞连接。所述驱动连杆可以通过球接头与所述活塞连接。所述第一腔室和所述第二腔室可以在液压上是平衡的。
所述致动器可以构造并且布置成使得所述第一腔室排出与由所述第二腔室吸入的液压流体体积基本上体积相同的液压流体以使所述轴运动。所述液压致动器还可以具有布置且构成为测量在所述驱动连杆和所述缸之间的角度的位置传感器。所述液压致动器还可以具有伺服控制器。
在另一方面，本发明提供了一种致动器动力系统，其具有：弯曲轴线液压泵(740)，它具有第一液压端口(733)、第二液压端口(735)和输入驱动轴；齿轮组件(750)，它具有与所述弯曲轴线泵的输入驱动轴机械连接的齿轮轴，用于提供机械优势以使得所述弯曲轴线泵以比所述齿轮轴更低的速度转动，其中所述致动器动力系统可以构造并且布置成在所述齿轮轴转动时引起在所述第一液压端口和所述第二液压端口之间的流体流。所述致动器动力系统还可以具有与所述齿轮轴连接的电马达(760)。所述致动器动力系统还可以具有液压平衡的旋转致动器，其构造并且布置成由所述弯曲轴线液压泵提供动力。
附图说明
图1为旋转致动器的第一实施例的侧视图。
图2为旋转致动器的第二实施例的侧视图。
图3为旋转致动器的第三实施例的透视图。
图4为在图3中所示的旋转致动器的正视图。
图5为在图3中所示的旋转致动器的侧视图。
图6为在图3中所示的实施例的透视图，其外壳被去除。
图7为在图6中所示的实施例的正视图。
图8为在图6中所示的实施例的侧视图。
图9为在图6中所示的旋转致动器的活塞连杆组件的视图。
图10A为沿着在图9中的10A-10A线剖开的剖视图。
图10B为在图10A中所示的组件的一部分的分解透视图。
图11为旋转致动器的第四实施例沿着在图12中的11-11线剖开的侧剖视图。
图12为旋转致动器的第四实施例的正视图。
图13为在图12中所示的旋转致动器的活塞组件的透视图。
图14为在图13中所示的活塞组件的侧剖视图。
图15为在图14中所示的圆形虚线部分的放大图。
图16为旋转致动器的第五实施例的正视图。
图17为在图16中所示的旋转致动器的侧剖视图。
图18为可选的活塞组件的等距视图。
图19为在图18中所示的可选活塞组件的俯视图。
图20为在图18中所示的可选活塞组件的侧视图。
图21为在图18中所示的可选活塞组件的侧剖视图。
图22为其外壳被去除的旋转致动器的另一个实施例的侧视图。
图23为旋转致动器系统的系统图。
图24为在图23中所示的第一型式泵的剖视图。
具体实施方式
首先，应该清楚理解的是，相同的附图标记在这几幅附图中用来始终标识相同的结构元件、部分或表面，而这些元件、部分或表面可以由整个书面说明来进一步描述或说明，其中该详细说明为整个书面说明书的整体组成部分。除非另有指明，这些附图用于与说明书一起阅读(例如截面线、部分、比例、角度的布置等)，并且被认为是本发明的整个书面说明的一部分。当在下面的描述中使用时，术语“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上”和“下”及其形容词和副词(例如“水平地”、“向右地”、“向上地”等)仅仅指的是在具体附图面向读者时所示结构的取向。同样，术语“向内地”和“向外地”大体上指的是表面相对于其延伸轴线或旋转轴线的适当取向。
所公开的实施例提供了由线性马达驱动的高性能旋转致动器和旋转致动器系统。现在参照这些附图，并且更具体地参照图1，公开了旋转致动器的第一实施例的侧视图。旋转致动器100包括基准结构110、第一线性马达116、第二线性马达131和输出构件113。如图1所示，基准结构110大体上为刚性框架或外壳。输出构件113也为大体上刚性的结构。输出构件113通过枢接头114与基准结构110连接。枢接头114允许在基准结构110和输出构件113之间围绕着轴线115进行旋转运动。(轴线115如图1所示其方向垂直于页面。)枢接头114还可以包含传感器，该传感器测量在基准结构110和输出构件113之间的角度和/或力矩。
线性马达116具有两个主要部分，它们包括第一构件119和第二构件122。第一构件119和第二构件122连接以便相对于彼此进行线性运动。在启动线性马达116时，施加沿着方向160将第一构件119和第二构件122推开的力。
线性马达131类似于线性马达116。线性马达131具有两个主要部分，即第一构件134和第二构件137。第一构件134和第二构件137连接以便相对于彼此进行线性运动。在启动线性马达131时，施加沿着方向163将第一构件134和第二构件137推开的力。
线性马达116的第一构件119在连接件125处与基准结构110连接。第二构件122在连接件128处与输出构件113连接。连接件125和128可以包括枢接头、万向接头或球接头。连接件125和128在第一构件119和第二构件122的一部分能够相对于彼此转动的情况下也可以为刚性安装件。线性马达116的致动推压第二构件122而将它沿着直线160相对于第一构件119向右驱动。该致动有效地将连接件125和连接件128推开。换句话说，线性马达119使得力沿着将两者推开的方向施加在位于位置125处的基准结构110和位于位置128处的输出构件113之间。因为连接件128位于形成在连接件125和枢接头114之间的直线165上方，所以由线性马达116施加的力在基准结构110和输出构件113之间产生力矩169。
线性马达131类似地连接在基准结构110和输出元件113之间，但是线性马达131布置成选择地产生要施加在基准结构110和输出元件113之间的力矩166，该力矩的方向与力矩169相反。更具体地说，线性马达131的第一构件134在连接件143处与基准结构110连接。第二构件137在连接件140处与输出构件113连接。连接件143和140可以包括枢接头、万向接头、球接头，或者在第一构件134和第二构件137的一部分能够相对于彼此转动的情况下也可以为刚性安装件。线性马达131的致动推压第二构件137相对于第一构件134向右驱动。该致动有效地将连接件143和连接件140推开。换句话说，线性马达131使得力沿着将两者推开的方向施加在位于位置143处的基准结构110和位于位置140处的输出构件113之间。因为枢接头140位于形成在连接件143和枢接头114之间的直线167下方，所以由线性马达131施加的力产生在基准结构110和输出构件113之间的力矩166。
因为与位于直线165上方的枢接头128相比枢接头140位于直线167下方，由每个相应的线性马达施加的力矩166、169沿着相反的方向。线性马达116和131只需要能够在基准结构110和输出元件113之间产生沿着单方向的力。线性马达116和131不需要能够提供沿着两个方向的力，即“推力”和“拉力”。线性马达116和131只需布置成产生要施加在基准结构110和输出构件113之间的相反方向的力矩。虽然旋转致动器110只需要单作用线性马达，但是在旋转致动器110中可以使用双作用线性马达而不脱离本发明的精神。而且，线性马达116和131可以用只提供“拉力”而不是“推力”的单作用线性马达代替，因为这些马达将仍然能够产生相反的力矩。
线性马达116和131可以为电马达、单作用液压致动器、气动致动器、线性驱动螺杆或任意其它类似的马达类型。旋转致动器110也可以包括伺服控制器。
旋转致动器100可以按照多种不同的操作模式操作。第一操作方法为低反冲模式。在低反冲模式中，在旋转致动器100使用期间每个线性马达116、131总是施加最小的阈值力。在该模式下，因为系统的机械连杆机构总是处于压缩状态下，所以在接头114、125、128、140和143中的任何公差或“游隙”将被压至其“游隙”区域的一侧，并且被有效防止引起反冲。例如，如果首先指示旋转致动器100向输出构件113施加顺时针力矩然后随后施加逆时针力矩，则因为在旋转致动器100中的机械连杆机构总是处于压缩中，所以不会出现明显的反冲。更具体地说，为了向输出构件113施加顺时针力矩169，可以指示线性马达116施加20N的力，同时指示线性马达131施加10N的最小阈值力。因此10N的力在这些马达之间反作用，并且该10N的反作用力通过机械连杆机构在这些马达之间传递。因为旋转致动器100的每个元件因此处于由反作用力引起的压缩作用下，所以旋转致动器100的任一个接头都不会自由地“摇动”。接着，在指示旋转致动器100施加逆时针力矩166时，指示线性马达116施加最小的阈值力10N，同时指示线性马达131施加20N的力。这使得在输出构件113上的净力矩从顺时针转变为逆时针，同时旋转致动器100的所有接头都保持在压缩中。具有单个双作用马达的典型现有技术旋转致动器在施加顺时针和逆时针力矩之间转换时不能使得其机械连杆机构的所有接头保持在压缩中，因此在各个机械连杆机构接头从压缩和拉伸状态中转换时会遭受反冲。
旋转致动器100还可以在低摩擦模式中操作，其中一次只有一个马达工作。通过防止在低反冲操作模式中在机械连杆机构中出现连续的拉伸，降低了由各个连杆机构接头所受到的摩擦。低摩擦操作模式有助于降低接头和线性马达的磨损速度。而且，因为每个马达不是连续接通，所以与低反冲操作模式相比低摩擦模式也可以实现效率提高。
还可以根据系统在给定时间的具体需求来选择地调节旋转致动器100的操作模式。
图2为第二实施例旋转致动器的局部侧剖视图。旋转致动器200包括基准框架210、第一单作用液压马达216、第二单作用液压马达231和输出构件213这些主要部件。旋转致动器200布置成驱动与输出构件213刚性连接的从动构件250。
第一液压马达216具有缸219和活塞222。缸219刚性安装在基准框架210上。活塞222在缸219内构成并且布置成使得活塞222能够在缸219内左右滑动，同时保持在活塞222的外表面和缸219的内圆柱形壁之间的密封。活塞222和缸219形成腔室245，该腔室与液压端口246流体连通。活塞222具有枢接头247，它与连杆248的左端连接。连杆248的右端通过枢接头228与输出构件213连接。
输出构件213通过枢接头214与基准结构210连接，这使得输出构件213能够相对于基准结构210围绕着轴线215转动。枢接头214具有旋转位置传感器217，其感测在基准结构210和输出构件213之间的角度并且在输出线路218上输出该角度信息。从动构件250刚性连接到输出构件213和枢接头214，使得从动构件250与输出构件213一起相对于基准结构210转动。
第二液压马达231具有刚性安装在基准框架210上的缸234和活塞237。活塞237在缸234内构成并且布置成使得活塞237能够在缸234内左右滑动，同时保持在活塞237的外表面和缸234的内圆柱形壁之间的密封。活塞237和缸234形成腔室255，腔室255与液压端口256流体连通。活塞237具有与连杆258的左端连接的枢接头257。连杆258的右端通过枢接头240与输出构件213连接。
液压流体分别由端口246和256提供给单作用线性液压马达216和231。由线性马达216和231产生的输出力分别直接取决于在端口246和256中的流体压力。在端口246和256中的压力可以用标准的液压阀来控制。
旋转致动器200的操作基本类似于旋转致动器100。更具体地说，液压马达216和231两者都在基准结构210和输出构件213之间产生“推力”，这些推力分别引起要施加在基准结构210和输出构件213之间的相反极性的力矩。类似地，在旋转致动器100的操作中，马达119和131在基准结构110和输出构件113之间产生相反的力矩。而且，旋转致动器200可以在与旋转致动器100的操作模式类似的低反冲模式和低摩擦模式中操作。
线性液压马达216和231的尺寸基本上相同。更具体地说，缸219的横截面积与缸234的横截面积基本上相同。这些尺寸使得在活塞222向右移动时通过端口246流入的液压流体的体积等于对于活塞237的等同向右移动而言流入到端口256中的体积。在旋转致动器200“对中”时，意味着活塞222移动与活塞237相等的量，输出构件213的转动引起活塞222向右移动，这基本上等于活塞237的向左移动。旋转致动器200的“平衡移动”的这个特征对于用来驱动旋转致动器200的整个液压系统而言具有明显积极的意义。因为在液压系统中除了液压储存器之外有用的总液压体积在只具有例如旋转致动器200的“平衡位移”致动器的系统中将大体上保持恒定，所以该系统的效率得到明显改善。与非平衡液压系统相比，高压力流体的工作势能在每次系统总液压体积减小时不会丧失。
回到图3-10，并且最初参照图3，第三实施例的旋转致动器300具有由包围着轴313的主体306形成的外壳303(在图6和8中最清楚地显示出)。该轴313可以在相对的端部处安装在轴承(未示出)上，并且可以设有输出构件316，它可以与轴313一体形成或附接在其上，使得输出构件316围绕着中央纵向轴线319转动。外壳303还包括从主体306延伸的两个缸322和325。缸322和325限定了用于活塞328、331的腔室(在图6和8中显示出)。活塞328和331具有适用于缸322和325的圆形横截面。缸322和325在该实施例中为在下面更详细描述的单作用液压缸。本领域技术人员根据该公开内容将要理解的是，术语“缸”用来描述线性马达的筒体，并不旨在局限于任意特定的形状，用于接收不同形状活塞的腔室的其它形状也将适用。例如，缸可以指的是具有非圆形横截面的筒体，或者具有大体上柱状的筒体。缸322和325分别具有纵向轴线323、324，它们如在图4中最清楚地显示出的一样设置在轴线319的相对侧上。
在图6中，为了清楚起见去除了外壳303以便显示出活塞328和331的布置。活塞328和331与设置在中央纵向轴线319的相对侧上的曲柄销334和337连接。因此，活塞328的向下运动使得轴313相对于图6的取向围绕着轴线319逆时针转动，并且活塞331的向下运动使得轴313相对于图6的取向围绕着轴线319顺时针转动。如在图5中最清楚显示出的一样，缸322和325可以沿着轴313的长度安装在不同的位置处。另外，如在图4中最清楚显示出的一样，活塞322和325可以彼此交错或偏置327。
活塞328在第一端部343处具有基本上平坦的表面340，该表面在将活塞328安装在缸322内时形成压力腔室的端壁。由于腔室靠近表面340的部分是暴露于工作流体的唯一部分，所以缸322是单作用的。因此，活塞328只需相对于一个压力腔室密封，并且活塞328和连杆349在第二端部346处没有密封。连杆349通过在下面更详细描述的球销结构352附接在活塞328上。连杆349的腿部362、365如在下面更详细描述的一样连接在位于轴313上的曲柄销334上。活塞331具有平坦表面332，并且安装在缸331中，并且按照与活塞328相同的方式通过连杆349连接在曲柄销337上。
回到图9，该图更详细显示出活塞328和连杆349。活塞328的顶面340暴露于工作流体。如本领域普通技术人员所公知的一样，活塞328具有用于在缸内滑动密封接合的环350、353。连杆349具有向下并且稍微向外延伸至第二端部357、358的一对腿部362、365。腿部362、365具有贯通设置的开口363、366以便接收曲柄销334或337。如本领域普通技术人员所公知的一样，开口363、366通常设有承载表面367(图10A)，例如衬套等。回到图10A，连杆349通过安装在球359内的销356与活塞328连接。连杆349具有用于接收球359的开口354。球359具有用于接收销356的中央开口。活塞328具有用于接收连杆349的第一端部351的中央轴向开口329，并且具有设置在活塞328的相对侧上的一对横向开口364、368，用于相对于活塞轴线370沿着横向方向(由箭头369所示的方向)接收销356。销356贯穿在球359中的开口并且贯穿在活塞328中的横向开口364、368设置，并且通过连接构件373固定就位。如在图10B中最清楚的显示出的一样，连接构件373在一个端部379处具有带有凸缘377的本体375，并且在一个端部385处具有带有凸缘383的帽381。在连接构件373的两个部分附接在一起时，凸缘377、383防止销356从球359和活塞328中的横向开口364、368滑出。连接构件373的本体375具有沿着纵向轴线388的方向延伸的细长部分387。细长部分387具有朝着远端390宽度减小的部分389。宽度减小部分389延伸至指状件391，然后延伸至终止在远端390处的成角度部分393，指状件391与对于部分392的细长部分387的剩余部分宽度相同。帽381具有带有围绕着圆周设置的开口396的圆柱形部分393。在开口396的相对侧上形成环397，并且该环397终止在远端399处。
中空销356贯穿活塞328的相对侧中的横向开口364、368并且贯穿球359安装，而且通过将连接构件373的本体375穿过销356设置并且将帽381安装在本体375的远端390上而固定。在帽381与本体375接合时，指状件391向内弯曲，然后卡合到开口396中，并且环399配合到在主体375上的宽度减小部分389中。
上述球销结构352提供了机械优点，并且减小了连杆349和销356的尺寸和重量。销356将从压力腔室接收到的力传递到球359中，并且球359将来自销356的力转递到曲轴313中。采用球359代替枢接头使得在从任意不对准中释放应力时可以使用额外的自由度。
如本领域普通技术人员所公知的一样，将连杆349连接至活塞328的其它结构也可以适用。
第一、第二和第三实施例提供了几个令人惊讶的优点。旋转致动器100、200和300具有能够选择地在低反冲模式中操作的优点，这在控制输出构件时提供了更高的精确度。另外，由于低反冲模式操作是任选的，所以用低磨损操作模式来代替精确操作。
另外，旋转致动器100、200和300具有作为平衡液压致动器的优点。更具体地说，在平衡液压致动器系统中，液压流体进入膨胀腔室的量与离开收缩腔室的流体量等量。具有流体和力平衡的致动器系统能够具有多个优点。平衡的液压系统提供了更大的液压泵效率。另外，可以采用更适用于平衡液压操作的液压泵例如弯曲轴线液压泵。另外，平衡的力使得能够设计更简单的伺服控制器，因为伺服控制算法和液压压力控制阀无需考虑左/右力差。
旋转致动器100、200和300还具有外壳非常薄的优点。更具体地说，如图7所示，旋转致动器300的水平宽度比相当的现有技术系统要小得多。由于缸328和331彼此交错和偏置，所以实现了较薄的致动器外壳，这在缸328、331没有交错和偏置的情况下是不可能的。另外，因为在旋转致动器300中的每个活塞连杆349具有双腿部(图6，362&365)枢接头连接以及高表面积的球接头(352)，所以能够在不损坏这些接头的情况下施加非常高的力，这又能实现更短的杠杆臂和较薄的外壳。
另外，由于线性致动器只需是单作用的，所以与现有技术的双作用线性致动器相比，它们提供更少的部件数量、更低的成本和更简单的设计。在致动器100、200和300中所采用的单作用线性马达还提供了具有较低液压泄漏速度的优点。更具体地说，现有技术的双作用液压活塞通常具有穿过作用在活塞的一侧上的高压腔室的活塞连杆。这些现有技术系统需要在活塞连杆表面上实施高压密封，这对于设计和维护而言是有问题的，并且往往导致明显的泄漏。因为在所公开的实施例中的唯一高压密封位于活塞外表面和缸内表面之间，所以不会存在如在现有技术活塞连杆密封中所出现的高水平的液压流体泄漏。
图11-15提供了旋转致动器的第四实施例的视图。图11为沿着在图12的正视图中的剖面线11-11剖开的旋转致动器400的侧剖视图。如图11-12所示，旋转致动器400包括外壳410、输出轴413、缸419、活塞422、连杆448和滑动轴承447。图11还显示出左端板490和右端板491。在图12中已经去除了端板490。
外壳410由刚性不可渗透材料例如铸铁、钢、复合物、高强度塑料或其它类似材料形成。外壳410提供了用于将致动器400螺栓固定或安装在基准结构上的表面。缸419形成为外壳410的通孔。缸419具有大体上中空的柱形形状，并且具有第一端部471和第二端部472。在第一端部471和第二端部472之间的大致中间位置处，缸419的上壁具有孔470。
活塞422布置并且构成为在缸419内滑动接合。如图11所示，活塞422具有大体上柱形的形状，并且具有切割到缸中的大体上四棱柱形区域401。更具体地说，如在图11的取向中所示一样，活塞422具有布置在其侧面上的缸的总体形状。活塞422具有左竖直圆形端面473，左竖直圆形端面473的直径基本上类似于缸419的内径。跟随着缸422的顺时针外圆周，表面473的上边缘与水平柱面475连接。水平柱面475具有面对着缸419的脊部并且构成为保持在活塞422和缸419之间的密封。这些密封为环形并且由Teflon或一些其它类似材料制成。柱面475向右延伸以与环形垂直面476连接。环形垂直面476向下延伸到平坦水平面477。平坦水平面477向右延伸以与半圆柱形表面478连接，半圆柱形表面478具有如图11所示垂直于页面取向的圆柱轴线。表面478首先向下延伸，然后向右延伸，并且返回向上延伸到平坦水平表面479中。表面479与表面477平行并且处于相同的平面中。表面479向右延伸到环形垂直面480中。环形表面480具有外径。该外径基本上等于缸419的直径。表面480向上延伸以与水平柱面481连接。水平柱面481还具有面对着缸419并且构成为保持密封的脊部。表面481向右延伸至垂直圆形表面474。表面474向下延伸并且在482处往回连接至柱面481。如图11所示，481和482指向由剖面切出的相同柱面。由481和482所指示的表面也是指向475和483的相同表面。在482处的表面向左延伸至483。在483处的表面与垂直圆形表面473的下端接触，从而完成了围绕着活塞422的顺时针周边路线。
贯穿柱面478的中央区域的是垂直通孔485。柱形滑动轴承447在柱面478内以紧密公差布置。滑动轴承447以两个自由度靠着活塞表面478自由地滑动，这两个自由度包括侧向滑动进出页面(如在图11中取向的一样)，还有围绕着柱面478的轴线转动。
滑动轴承447大体上为柱形，其柱轴线与表面478的柱轴线共轴。滑动轴承447具有柱状通孔486，柱状通孔486将杆状连杆448的下端448a保持在滑动接合中。更具体地说，连杆448能够沿着直线487相对于滑动轴承447滑动。连杆448延伸穿过孔470，在那里它与输出构件413连接，并且继续使得其上端448b延伸到腔室403中。腔室403由外壳410的上壁、端板490和491以及缸419的上壁限定。腔室403与孔470、区域401和布置在外壳410的上壁中的流体端口499流体连通。
输出构件413横跨孔470布置并且与枢接头414连接。枢接头414使得输出构件413能够相对于外壳410如图11所示围绕着垂直于页面取向的轴线415转动。输出构件413具有柱形通孔488，它形成围绕着连杆构件448的套筒，从而将连杆448保持在紧密非运动接合中。枢接头414也与连杆448连接，从而使得连杆448的运动局限于围绕着轴线415的旋转运动。
端板490和491布置在缸419的左右端部上并且安装在外壳410上。液压端口492穿过端板490而连接至由缸419和活塞表面473形成的腔室494。类似地，液压端口493穿过端板491而连接至由缸419和活塞表面474形成的腔室495。滑动轴承447’围绕着连杆448的上端448b。在图11-15中仅仅为了说明目的显示出基本上类似于滑动轴承447的滑动轴承447’。该实施例没有滑动轴承447’，但是图11-15显示出滑动轴承447’如何能够容易地与和活塞422对称的第二活塞一起加入在腔室403中。
图13-15显示出在图11中所示的活塞组件的视图，包括活塞422、连杆448、枢接头414和滑动轴承447。要指出的是，在图13-15中，连杆448处于竖直取向中，而在图11和12中，连杆448处于旋转结构中。
比较从图11至图15的变化，可以观察出滑动轴承447已经如何逆时针转动，并且连杆下端448a已经相对于滑动轴承447向下滑动，从而穿入到钻孔486中。
旋转致动器400通常通过调节在端口492和493中的液压压力来操作以使得活塞422向左或向右运动，这又使得连杆用作旋转杠杆，该旋转杠杆然后使得输出连杆413也转动。
作为示例，我们考虑旋转致动器400处于如图11所示的状态中，其中期望它使得输出构件413逆时针转动。首先，端口492和493将连接至液压控制管道，外壳410将安装在基准结构上，并且输出轴/连杆413将连接到将要被旋转驱动的构件上。在端口493中的液压压力降低期间，在端口492中的液压压力将升高。这使得腔室494中的压力增大，并且在腔室495中的压力降低。在腔室494中的压力下降至低于腔室495中的压力时，净右向力有效地施加在活塞422上。更具体地说，由在腔室494中的流体施加的压力在圆形表面473上施加右向力。由在腔室495中的压力在圆形表面474上形成类似的左向力。由于在494中的压力大于495，所以右向力大于左向力，从而导致施加在活塞422上的净右向力。该力通过外壳410以及端板490和491有效地施加在活塞422上。
在活塞422上的右向力通过滑动轴承447传递为在连杆448a的下端上的右向力。因为连杆448与输出轴413刚性连接，并且因为连杆448和输出轴413与枢接头414连接，所以连杆448只能围绕着枢接头414转动运动。施加在连杆448上的右向力使得连杆448用作在枢接头414处具有支点的杠杆。因此，由活塞422施加的右向力转变为在连杆448上的逆时针力矩，该力矩然后传递给输出轴413。
在活塞422相对于外壳410向右滑动时，连杆448相对于外壳410逆时针转动。在连杆448逆时针转动时，连杆448的底端448a必须相对于滑动轴承447向下滑动。换句话说，由于连杆底端448a必须相对于枢接头414呈弧形行进，所以底端448a相对于活塞422的垂直高度必须随着连杆448的转动角度变化而变化。还有，在连杆448相对于外壳410逆时针转动时，滑动轴承447也必须相对于活塞422逆时针转动，因为连杆448由滑动轴承447以较小的公差包围。
如果在连杆448、活塞422和缸419之间的对准存在任何误差，则滑动轴承447自由地滑动进入或离开如图11所示的页面，以便消除这种不对准。例如，如果缸419不是完全垂直于连杆448在其中转动的平面，例如如果缸419的右端从页面向外稍微向上倾斜，则滑动轴承447将能够随着活塞422左右运动而向上/向下滑动，以便保持与连杆448不受约束的接触。
因为缸419的横截面在活塞422的左侧上与在活塞422的右侧上相同，所以对于活塞422的向右运动而言，必须通过端口492流入的流体体积必须等于从端口493流出的流体体积。因此，旋转致动器400为平衡的液压致动器。
在475和481处布置在活塞422和缸419之间的密封件防止来自腔室494和495的高压力传递到区域401和403中。因此，输出轴413没有与任何高压腔室接触。端口499用来提供润滑输出轴413和连杆448所需的油，或者用来将在位于活塞422和缸419之间的密封件上泄漏的油排出。
图18-21显示出具有第二型式的活塞组件505的旋转致动器400的变型，其中用球形滑动轴承547代替柱形滑动轴承447。图18为第二类型的活塞组件505的透视图，显示出保持球状滑动轴承547的活塞522，球状滑动轴承547包围着连杆548。图19为组件505的俯视图，显示出球状滑动轴承547在活塞522中的布置。图20为活塞组件505的侧视图，并且图21为沿着在图19中的21-21线剖开的侧剖视图。如图21所示，球状滑动轴承547保持为通过座圈507与活塞522进行二维旋转接合。座圈507通过带凸缘的环形端部止动件506保持在活塞522中。球状滑动轴承547使得连杆548的下端548a能够线性滑进和滑出球状滑动轴承547的中央通孔。
球状滑动轴承547的操作非常类似于在旋转致动器400中的柱状滑动轴承447。但是，如图21所示，代替同滑动轴承447一样提供相对于活塞的进出页面的自由度，球状滑动轴承547提供两个自由度，在球状滑动轴承547和活塞522之间的旋转运动。该第二自由度消除了连杆548的任意不对准，其中连杆548没有完全布置在图21中所示的页面平面中。
图16-17显示出旋转致动器的另一个实施例，它类似于旋转致动器400但是具有四个缸和四个活塞。图16为其端板去除的致动器600的俯视图，显示出平行的缸619a、619b、619c和619d。图17为沿着在图16中的17-17线剖开的侧剖视图。如图17所示，活塞622a和622b布置在相应的缸619a和619b中。活塞622a和活塞622b基本上围绕着枢接头614的轴线对称。在输出轴613上期望顺时针力矩时，向右驱动活塞622a，同时向左驱动活塞622b。液压端口驱动活塞622a和622b可以是或不是液压连接的。如果它们液压连接，则液压定相将更加容易。如果它们不是液压连接，在定相可能更加困难的同时，如果在活塞-缸对中的一个在液压上退让，则该系统将是冗余的。虽然未示出，但是活塞622c和622d相对于活塞622a和622b平面对称。所有四个活塞都与输出轴613连接。
实施例400和600相对于现有技术旋转致动器系统具有几个令人惊讶的优点。旋转致动器400和600与致动器100、200和300类似，具有作为平衡的液压致动器的优点。例如，参照图11，在活塞422向右运动时，进入腔室494的流体的体积基本上等于离开腔室495的流体的体积。在具有穿过一个腔室的活塞杆的现有技术的双作用活塞中，由于活塞杆的横截面积，进入/离开活塞杆侧腔室的流体的体积将小于进入/离开无活塞杆腔室的流体的体积。另外，活塞杆的横截面积使得对于给定液压压力而言施加在活塞上的力在活塞的没有活塞杆的侧面上是不同的。因为旋转致动器400没有穿过腔室494或495的活塞杆，所以在腔室494中针对给定压力的施加在活塞422上的力的大小等于由处于等同压力下的腔室495施加的相反力。具有流体和力平衡的致动器系统能够实现多个优点。平衡的液压系统提供了更大的液压泵效率。另外，可以采用更适用于平衡液压操作的液压泵，例如弯曲轴线液压泵。另外，平衡的力允许设计更简单的伺服控制器，因为伺服控制算法和液压压力控制阀不需要考虑左/右力差。
另外，与致动器100、200和300一样，旋转致动器400和600具有轮廓较薄并且零部件数量较少的优点。较薄的轮廓使得这些致动器能够用在薄翼飞行器设计或其他需要薄轮廓的环境中。
如图22所示，可以组合多个旋转致动器300来驱动相同的输出构件316以便实现高驱动力矩，或者容错/冗余系统。为了清楚起见在去除其外壳的情况下显示出致动器300。两个致动器300的致动器轴313如此连接，从而两个致动器300的轴313形成为能够由所有四个活塞同时作用在其上的单个部件。
图23显示出致动器系统700，它包括一个或多个旋转致动器720和电动液压弯曲轴线泵系统730。系统700还包括液压储存器725和伺服阀系统722。泵730专门设计用于在平衡液压系统中实现有效操作。
图24提供了电动液压弯曲轴线泵系统730的侧剖视图。泵系统730包括弯曲轴线泵740的主要部件，齿轮箱750、电马达760和外壳731，该外壳将其他部件中的每一个保持在一起。泵系统730在受到驱动时在液压端口733和735之间产生压力差和流体流。
弯曲轴线泵740包含有活塞头部737a和737b，它们分别与活塞连杆738a和738b连接。活塞头部737a和737b布置在由轴承739支撑的泵体内。活塞连杆738a和738b与转子744连接，转子744由轴承741悬挂。
齿轮箱750包含有齿轮751、752和753。齿轮751、752和753保持在外壳731中。齿轮箱750与转子744机械连接。马达760具有与齿轮箱750连接的输出轴761。马达760还具有定子762和转子763。齿轮箱750构成为提供机械优点，它使得弯曲轴线泵转子以比马达轴761更低的速度转动。
泵系统730尤其适用于平衡液压致动器。因为弯曲轴线泵740只有两个端口，所以它尤其适用于平衡液压致动器，它将不会需要第三液压端口来增加或减小系统的液压流体体积。另外，采用具有机械优点的齿轮箱使得能够延长泵系统的使用寿命，这对于飞行器应用而言尤为合适。
所示的具体实施例也可以与伺服控制器组合。可以采用标准的伺服控制器来控制线性马达根据所指示的输出构件力矩/位置以及测量出的输出构件力矩/位置调节其力或位置输出。
因此，虽然描述并且公开了旋转致动器、旋转致动器系统和操作旋转致动器的方法的当前优选形式而且说明了几个变型，但是本领域技术人员将很容易理解的是，在不脱离本发明范围的情况下可以做出各种其他的变化。

Claims (56)

1.一种旋转致动器，包括：
基准结构；
布置成围绕着轴线相对于所述基准结构进行旋转运动的输出构件；
具有第一构件和第二构件的第一线性马达，所述第一线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第一构件和第二构件推开的输出力；
所述第一线性马达的第一构件与所述基准结构连接；
所述第一线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在所述第一线性马达施加所述输出力时围绕着所述轴线沿着第一方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩；
具有第一构件和第二构件的第二线性马达，所述第二线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第二线性马达的第一构件和所述第二线性马达的第二构件推开的输出力；
所述第二线性马达的第一构件与所述基准结构连接；并且
所述第二线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在施加所述第二线性马达的输出力时围绕着所述轴线沿着与所述第一方向相反的方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩。
2.如权利要求1所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达包括单作用液压马达。
3.如权利要求2所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达的第一构件包括柱形腔室，并且所述第一线性马达的第二构件包括活塞。
4.如权利要求3所述的旋转致动器，其中所述柱形腔室为缸。
5.如权利要求3所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达包括布置在所述活塞和所述输出构件之间的活塞连杆。
6.如权利要求3所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达的第一构件刚性安装在所述基准结构上。
7.如权利要求5所述的旋转致动器，其中所述活塞连杆和所述活塞通过球接头连接。
8.如权利要求5所述的旋转致动器，其中所述活塞连杆和所述输出构件通过枢接头或销接头连接。
9.如权利要求1所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达和所述第二线性马达均具有大体上平行的作用方向。
10.如权利要求1所述的旋转致动器，其中所述输出构件包括轴以及与所述第一马达的第二构件连接的第一枢轴承和与所述第二马达的第二构件连接的第二枢轴承。
11.如权利要求10所述的旋转致动器，其中所述第一枢轴承和所述第二枢轴承与所述轴线平行地偏移一尺寸而分离。
12.如权利要求10所述的旋转致动器，其中所述第一枢轴承、所述第二枢轴承和所述轴线是共线的。
13.如权利要求1所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达的第一构件包括缸，所述第一线性马达的第二构件包括活塞，所述活塞具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述缸形成第一腔室，并且所述第二表面与所述缸形成第二腔室。
14.如权利要求13所述的旋转致动器，其中所述缸具有大体上柱形的表面，并且所述柱形表面包括在所述活塞的第一表面和所述活塞的第二表面之间的孔。
15.如权利要求14所述的旋转致动器，其中所述旋转致动器还包括与所述活塞连接并且横跨所述孔的驱动连杆。
16.如权利要求2所述的旋转致动器，其中所述第二线性马达包括单作用液压马达。
17.如权利要求16所述的旋转致动器，其中对于给定的线性马达的线性致动距离，所述第一线性马达和所述第二线性马达具有等同的液压流体移位体积。
18.如权利要求16所述的旋转致动器，其中所述第一线性马达和所述第二线性马达在液压上是平衡的。
19.如权利要求1所述的旋转致动器，其中所述输出构件与飞机控制表面连接。
20.如权利要求1所述的旋转致动器，还包括构造且布置成测量在所述输出构件和所述基准结构之间的角度的位置传感器。
21.如权利要求20所述的旋转致动器，还包括伺服控制器。
22.一种用于使得轴围绕着轴线转动的致动器，所述致动器包括：
外壳；
第一单作用缸，它设置在所述外壳中并且在其中具有第一活塞和第一连杆；
布置在所述轴上的曲柄；
第二单作用缸，它设置在所述外壳中并且在其中具有第二活塞和第二连杆，
其中所述第一和第二连杆附接在所述曲柄上的不同位置，并且
其中所述致动器构造并且布置成使得所述第一单作用缸的致动导致所述曲柄沿着第一方向转动，并且所述第二单作用缸的致动导致所述曲柄沿着与所述第一方向相反的第二方向转动。
23.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一和第二缸基本上平行取向。
24.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一和第二缸两者构造并且布置成均具有预负载，以提供沿着相同的总体方向的力而消除反冲。
25.如权利要求22所述的致动器，其中所述轴在设置在所述外壳中的一组轴承上转动。
26.如权利要求22所述的致动器，其中所述轴与飞机控制表面连接。
27.如权利要求22所述的致动器，其中所述致动器构造并且布置成通过向第一压力腔室和第二压力腔室中的一个施加额外的压力，来使得所述曲柄从第一位置向第二位置运动。
28.如权利要求27所述的致动器，其中所述致动器构造并且布置成通过在所述第一和第二压力腔室内提供基本相同的压力来保持所述曲柄的位置。
29.如权利要求27所述的致动器，其中所述致动器构造并且布置成通过不允许液压流体流入或流出所述第一或第二压力腔室来保持所述曲柄的位置。
30.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一和第二单作用缸具有非圆形的横截面。
31.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一连杆通过球接头与所述第一活塞连接。
32.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一连杆和所述输出构件通过枢接头或销接头连接。
33.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一和第二单作用缸与所述轴线平行地偏移一尺寸而分离。
34.如权利要求22所述的致动器，其中所述第一和第二单作用缸共享共同的孔道。
35.如权利要求22所述的致动器，其中所述致动器构造并且布置成使得所述第一单作用缸排出的液压流体与由所述第二单作用缸吸入的液压流体体积基本上体积相同，以便所述轴运动。
36.如权利要求22所述的致动器，还包括构造且布置成测量在所述轴和所述外壳之间的角度的位置传感器。
37.如权利要求36所述的致动器，还包括伺服控制器。
38.一种操作致动器的方法，该致动器具有：
基准结构；
布置成围绕着轴线相对于所述基准结构进行旋转运动的输出构件；
具有第一构件和第二构件的第一线性马达，所述第一线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第一构件和所述第二构件推开的输出力；
所述第一线性马达的第一构件与所述基准结构连接；
所述第一线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造且布置成在所述第一线性马达施加所述输出力时围绕着所述轴线沿着第一方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩；
第二线性马达，它具有第一构件和第二构件，所述第二线性马达构造并且布置成沿着大体上线性的方向选择地施加将所述第二线性马达的第一构件和所述第二线性马达的第二构件推开的输出力；
所述第二线性马达的第一构件与所述基准结构连接；
所述第二线性马达的第二构件与所述输出构件连接，构造并且布置成在施加所述第二线性马达的输出力时围绕着所述轴线沿着与所述第一方向相反的方向在所述输出构件和所述基准结构之间产生力矩，
所述方法包括以下步骤：
使得所述第一线性马达施加第一非零力，使得所述第二线性马达施加第二非零力，由此降低反冲。
39.如权利要求38所述的方法，还包括以下步骤：
接收指令输出构件特征；并且
在所述输出构件的实际特征与所述指令输出构件特征不匹配时，相对于所述第二非零力调节所述第一非零力。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述输出构件的特征为相对于所述基准结构的角度。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：
在所述输出构件的角度小于所述指令输出构件角度位置时相对于所述第一非零力提高所述第二非零力，
由此在所述输出构件和所述基准结构之间施加力矩。
42.一种液压致动器，包括：
缸，其具有带有纵向轴线以及第一端部和第二端部的大体上柱形的内表面；
所述内表面具有布置在所述第一端部和所述第二端部之间的孔；
活塞，其构造并且布置成在所述缸内滑动运动，所述活塞具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面沿着所述纵向轴线面对着大体上相反的方向；
所述第一表面与所述缸形成第一腔室，并且所述第二表面与所述缸形成第二腔室；
与所述第一腔室流体连通的第一液压端口；
与所述第二腔室流体连通的第二液压端口；
驱动连杆，其具有第一端部和第二端部，并且布置成穿过所述孔，所述驱动连杆的第一端部与在所述活塞上位于所述第一表面和所述第二表面之间的位置连接，
其中所述致动器构造并且布置成在所述活塞相对于所述缸运动时引起所述驱动连杆相对于所述缸的运动。
43.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述驱动连杆没有穿过所述第一腔室或所述第二腔室。
44.如权利要求42所述的液压致动器，还包括基准结构和位于所述驱动连杆和所述基准结构之间的枢接头，所述枢接头构造并且布置成允许所述驱动连杆和所述基准结构之间围绕轴线的旋转运动，并且其中所述缸安装在所述基准结构上。
45.如权利要求42所述的液压致动器，还包括构造并且布置成相对于所述缸进行旋转运动的驱动轴，并且其中所述驱动轴与所述驱动连杆连接。
46.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述缸具有非圆形横截面。
47.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述驱动连杆通过枢接头或销接头与所述活塞连接。
48.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述驱动连杆通过万向接头与所述活塞连接。
49.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述驱动连杆通过球接头与所述活塞连接。
50.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述第一腔室和所述第二腔室在液压上是平衡的。
51.如权利要求42所述的液压致动器，其中所述致动器构造并且布置成使得所述第一腔室排出的液压流体体积与由第二腔室吸入的液压流体体积基本上相同，以便所述活塞相对于所述缸运动。
52.如权利要求42所述的液压致动器，还包括构造且布置成测量在所述驱动连杆和所述缸之间的角度的位置传感器。
53.如权利要求52所述的液压致动器，还包括伺服控制器。
54.一种致动器动力系统，包括：
弯曲轴线液压泵，它具有第一液压端口、第二液压端口和输入驱动轴；
齿轮组件，它具有与所述弯曲轴线液压泵的输入驱动轴机械连接的齿轮轴，用于提供机械优点以使得所述弯曲轴线液压泵以比所述齿轮轴更低的速度转动，
其中所述致动器动力系统构造并且布置成在所述齿轮轴转动时引起在所述第一液压端口和所述第二液压端口之间的流体流。
55.如权利要求54所述的致动器动力系统，还包括与所述齿轮轴连接的电马达。
56.如权利要求55所述的致动器动力系统，还包括液压平衡的旋转致动器，其构造并且布置成由所述弯曲轴线液压泵提供动力。
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