JP2019504969A - 合成および耐故障性の回転式アクチュエータアセンブリ - Google Patents

合成および耐故障性の回転式アクチュエータアセンブリ Download PDF

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Abstract

アクチュエータアセンブリが、出力軸線を中心に回転可能な出力部材と、各々が回転軸線を有する第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータと、駆動モータおよび一時停止モータと、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータと出力部材との間の第１のリンク機構および第２のリンク機構とを含み、駆動モータによって生成されたトルクは、それぞれの一時停止モータが回転するのを抑制されたときリンク機構軸線を介して出力部材において合成され、それぞれの一時停止モータは、それぞれの駆動モータが回転しない場合に回転することができるように選択的に解放されてもよく、第１のアクチュエータまたは第２のアクチュエータの一方は、第１のアクチュエータまたは第２のアクチュエータの他方の駆動モータが故障した場合に出力部材を選択的に回転させるように駆動されてもよい。アセンブリは、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータと同じ方法で出力部材に連結された第３のアクチュエータを含んでもよい。

Description

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システムに関する。
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、一般的に複数のアクチュエータが、これら複数のアクチュエータの変位またはトルクが合成（または加算；ｓｕｍｍｉｎｇ）されるように配置される。
２０１５年７月２１日に発行され、「Ｒｏｔａｒｙ Ａｃｔｕａｔｏｒ」と題された米国特許第９，０８６，１２５号明細書は、独立した自由度を含む複数のアクチュエータおよび複数のリンク機構を有するアクチュエータシステムに関する。米国特許第９，０８６，１２５号明細書の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
２０１５年３月１９日に公開され、「Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題された米国特許出願公開第２０１５／００８１１０２号明細書は、被制御要素を回転させるための共有リンクを含む複数のアクチュエータおよび複数のリンク機構を有するアクチュエータシステムに関する。米国特許出願公開第２０１５／００８１１０２号明細書の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
開示した実施形態の対応する部品、部分または表面を括弧付き表示で参照すると、単に例示の目的であって限定するものではないが、本発明は、回転式アクチュエータアセンブリ（１５）を提供し、この回転式アクチュエータアセンブリ（１５）は、構造体（９，１２）に対して回転出力軸線（１１）を中心に限られた範囲の回転運動を被駆動体に与えるように構成された出力部材（１０）と、第１の副回転軸線（１０３）と第１の副アクチュエータハウジング（１７０）とを有する第１の副アクチュエータ（１０２）であって、第１の副アクチュエータハウジング（１７０）が構造体（９）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に実質的に自由に回転する、第１の副アクチュエータ（１０２）と、第１の固定子要素（１２４）と第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に選択的に回転するように構成された第１の回転子（１０４）とを含む第１の副アクチュエータ（１０２）と、出力軸線（１１）と第１の副回転軸線（１０３）との間に延びる仮想線によって画定される第１の駆動軸線（１０８）と、第１の回転子に連結されかつ第１の部材枢動軸線（１０６）を有する第１の部材（１０５）であって、第１の部材枢動軸線（１０６）が第１の副回転軸線（１０３）からある距離だけオフセットしている、第１の部材（１０５）と、第１の部材枢動軸線（１０６）において第１の部材に連結され、かつ第１の出力枢動軸線（１００）において出力部材（１０）に連結される第１のリンク機構（１０７）であって、第１の出力枢動軸線（１００）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第１のリンク機構（１０７）と、第１の出力枢動軸線（１００）と第１の部材枢動軸線（１０６）との間に延びる仮想線によって画定される第１のリンク機構軸線（１０９）を有する、第１のリンク機構（１０７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第１のリンク機構軸線（１０９）が第１の駆動軸線（１０８）と交差しないように構成された、出力部材（１０）と、第１の副アクチュエータ（１０２）の第１の部材（１０５）および第１の副アクチュエータ（１０２）の第１のリンク機構（１０７）と、第２の固定子要素（１３４）と、第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に選択的に回転するように構成された第２の回転子（１１４）とを含む第１の副アクチュエータ（１０２）と、第２の回転子（１１４）に連結されかつ第２の部材枢動軸線（１１６）を有する第２の部材（１１５）であって、第２の部材枢動軸線（１１６）が第１の副回転軸線（１０３）からある距離だけオフセットしている、第２の部材（１１５）と、第２の部材枢動軸線（１１６）において第２の部材（１１５）に連結され、かつ第２の出力枢動軸線（１０１）において出力部材（１０）に連結される第２のリンク機構（１１７）であって、第２の出力枢動軸線（１０１）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第２のリンク機構（１１７）と、第２の出力枢動軸線（１０１）と第２の部材枢動軸線（１１６）との間に延びる仮想線によって画定される第２のリンク機構軸線（１１９）を有する、第２のリンク機構（１１７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第２のリンク機構軸線（１１９）が第１の駆動軸線（１０８）と交差するように構成された、出力部材（１０）と、第１の副アクチュエータ（１０２）の第２の部材（１１５）および第１の副アクチュエータ（１０２）の第２のリンク機構（１１７）と、を含む回転式アクチュエータアセンブリにおいて、第１の回転子（１０４）によって生成されたトルクは、第１のリンク機構軸線（１０９）および第２のリンク機構軸線（１１９）を介して伝達され、それによって、第２の回転子（１１４）が第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線（１１）で合成され、第２の回転子（１１４）は、第１の回転子（１０４）が第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に回転しない場合に第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に実質的に自由に回転することができ、出力部材（１０）が構造体（９）に対して回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第１のリンク機構軸線（１０９）および第２のリンク機構軸線（１１９）が実質的に自由に移動するように選択的に解放されてもよく、第２の副回転軸線（２０３）と第２の副アクチュエータハウジング（２７０）とを有する第２の副アクチュエータ（２０２）であって、第２の副アクチュエータハウジング（２７０）が構造体（９）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に実質的に自由に回転する、第２の副アクチュエータ（２０２）と、第３の固定子要素（２２４）と、第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に選択的に回転するように構成された第３の回転子（２０４）とを含む第２の副アクチュエータ（２０２）と、出力軸線（１１）と第２の副回転軸線（２０３）との間に延びる仮想線によって画定される第２の駆動軸線（２０８）と、第３の回転子（２０４）に連結されかつ第３の部材枢動軸線（２０６）を有する第３の部材（２０５）であって、第３の部材枢動軸線（２０６）が第２の副回転軸線（２０３）からある距離だけオフセットしている、第３の部材（２０５）と、第３の部材枢動軸線（２０６）において第３の部材（２０５）に連結され、かつ第３の出力枢動軸線（２００）において出力部材（１０）に連結される第３のリンク機構（２０７）であって、第３の出力枢動軸線（２００）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第３のリンク機構（２０７）と、第３の出力枢動軸線（２００）と第３の部材枢動軸線（２０６）との間に延びる仮想線によって画定される第３のリンク機構軸線（２０９）を有する、第３のリンク機構（２０７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力（１１）を中心に回転する場合に第３のリンク機構軸線（２０９）が第２の駆動軸線（２０８）と交差しないように構成された、出力部材（１０）と、第２の副アクチュエータ（２０２）の第３の部材（２０５）および第２の副アクチュエータ（２０２）の第３のリンク機構（２０７）と、第４の固定子要素（２３４）と第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に選択的に回転するように構成された第４の回転子（２１４）とを含む第２の副アクチュエータ（２０２）と、第４の回転子（２１４）に連結されかつ第４の部材枢動軸線（２１６）を有する第４の部材（２１５）であって、第４の部材枢動軸線（２１６）が第２の副回転軸線（２０３）からある距離だけオフセットしている、第４の部材（２１５）と、第４の部材枢動軸線（２１６）において第４の部材（２１５）に連結され、かつ第４の出力枢動軸線（２０１）において出力部材（１０）に連結される第４のリンク機構（２１７）であって、第４の出力枢動軸線（２０１）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第４のリンク機構（２１７）と、第４の出力枢動軸線（２０１）と第４の部材枢動軸線（２１６）との間に延びる仮想線によって画定される第４のリンク機構軸線（２１９）を有する、第４のリンク機構（２１７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第４のリンク機構軸線（２１９）が第２の駆動軸線（２０８）と交差するように構成された、出力部材（１０）と、第２の副アクチュエータ（２０２）の第４の部材（２１５）および第２の副アクチュエータ（２０２）の第４のリンク機構（２１７）と、を含む回転式アクチュエータアセンブリにおいて、第３の回転子（２０４）によって生成されたトルクは、第３のリンク機構軸線（２０９）および第４のリンク機構軸線（２１９）を介して伝達され、それによって、第４の回転子（２１４）が第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線（１１）で合成され、第４の回転子（２１４）は、第３の回転子（２０４）が第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に回転しない場合に、第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に実質的に自由に回転することができ、出力部材（１０）が構造体（９）に対して回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第３のリンク機構軸線（２０９）および第４のリンク機構軸線（２１９）が実質的に自由に移動するように選択的に解放されてもよく、第１の副アクチュエータ（１０２）または第２の副アクチュエータ（２０２）の一方は、第１の副アクチュエータ（１０２）および第２の副アクチュエータ（２０２）の他方の第１の回転子（１０４）または第３の回転子（２０４）が各第１の副アクチュエータハウジング（１７０）または第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して回転運動の範囲内で各第１の副回転軸線（１０３）または第２の副回転軸線（２０３）を中心に回転しない場合に、出力軸線（１１）を中心に出力部材（１０）を選択的に回転させるために駆動されてもよい。
回転式アクチュエータアセンブリは、第３の副回転軸線（３０３）と第３の副アクチュエータハウジング（３７０）とを有する第３の副アクチュエータ（３０２）であって、第３の副アクチュエータハウジング（３７０）が構造体（９）に対して第３の副回転軸線（３０３）を中心に実質的に自由に回転する、第３の副アクチュエータ（３０２）と、第５の固定子要素（３２４）と、第２の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して第３の副回転軸線（３０３）を中心に選択的に回転するように構成された第５の回転子（３０４）とを含む第３の副アクチュエータ（３０２）と、出力軸線（１１）と第３の副回転軸線（３０３）との間に延びる仮想線によって画定される第３の駆動軸線（３０８）と、第５の回転子（３０４）に連結されかつ第５の部材枢動軸線（３０６）を有する第５の部材（３０５）であって、第５の部材枢動軸線（３０６）が第３の副回転軸線（３０３）からある距離だけオフセットしている、第５の部材（３０５）と、第５の部材枢動軸線（３０６）において第５の部材（３０５）に連結され、かつ第５の出力枢動軸線（３００）において出力部材（１０）に連結される第５のリンク機構（３０７）であって、第５の出力枢動軸線（３００）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第５のリンク機構（３０７）と、第５の出力枢動軸線（３００）と第５の部材枢動軸線（３０６）との間に延びる仮想線によって画定される第５のリンク機構軸線（３０９）を有する、第５のリンク機構（３０７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力（１１）を中心に回転する場合に第５のリンク機構軸線（３０９）が第３の駆動軸線（３０８）と交差しないように構成された、出力部材（１０）と、第３の副アクチュエータ（３０２）の第５の部材（３０５）および第３の副アクチュエータ（３０２）の第５のリンク機構（３０７）と、第６の固定子要素（３３４）と、第３の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して第３の副回転軸線（３０３）を中心に選択的に回転するように構成された第６の回転子（３１４）とを含む第３の副アクチュエータ（３０２）と、第６の回転子（３１４）に連結されかつ第６の部材枢動軸線（３１６）を有する第６の部材（３１５）であって、第６の部材枢動軸線（３１６）が第３の副回転軸線（３０３）からある距離だけオフセットしている、第６の部材（３１５）と、第６の部材枢動軸線（３１６）において第６の部材（３１５）に連結され、かつ第６の出力枢動軸線（３０１）において出力部材（１０）に連結される第６のリンク機構（３１７）であって、第６の出力枢動軸線（３０１）が出力軸線（１１）からある距離だけオフセットしている、第６のリンク機構（３１７）と、第６の出力枢動軸線（３０１）と第６の部材枢動軸線（３１６）との間に延びる仮想線によって画定される第６のリンク機構軸線（３１９）を有する、第６のリンク機構（３１７）と、出力部材（１０）が回転運動の範囲内で出力（１１）を中心に回転する場合に第６のリンク機構軸線（３１９）が第３の駆動軸線（３０８）と交差するように構成された、出力部材（１０）と、第３の副アクチュエータ（３０２）の第６の部材（３１５）および第３の副アクチュエータ（３０２）の第６のリンク機構（３１７）と、をさらに含んでもよい回転式アクチュエータアセンブリにおいて、第５の回転子によって生成されたトルクは、第５のリンク機構軸線（３０９）および第６のリンク機構軸線（３１９）を介して伝達され、それによって、第６のモータ（３３４）が第３の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線（１１）で合成され、第６の回転子（３１４）は、第５の回転子（３０４）が第３の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して第３の副回転軸線（３０３）を中心に回転しない場合に、第３の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して第３の副回転軸線（３０３）を中心に実質的に自由に回転することができ、出力部材（１０）が構造体（９）に対して回転運動の範囲内で出力軸線（１１）を中心に回転する場合に第５のリンク機構軸線（３０９）および第６のリンク機構軸線（３１９）が実質的に自由に移動するように選択的に解放されてもよく、第１の副アクチュエータ（１０２）、第２の副アクチュエータ（２０２）または第３の副アクチュエータ（３０２）のうちの１つが、第１の副アクチュエータ（１０２）、第２の副アクチュエータ（２０２）または第３の副アクチュエータ（３０２）の他方の第１の回転子（１０４）、第３の回転子（２０４）または第５の回転子（３０４）のうちの１つ以上が各第１の副アクチュエータハウジング（１７０）、第２の副アクチュエータハウジング（２７０）または第３の副アクチュエータハウジング（３７０）に対して回転運動の範囲内で各第１の副回転軸線（１０３）、第２の副回転軸線（２０３）および第３の副回転軸線（３０３）を中心に回転しない場合に、出力軸線（１１）を中心に出力部材（１０）を選択的に回転するために駆動されてもよい。
被駆動体はヘリコプタのスワッシュプレート（２２）を含んでもよく、出力部材（１０）はプッシュロッド（２１）を介してスワッシュプレートに連結されてもよい。回転式アクチュエータシステムは、出力部材（１０）とプッシュロッド（２１）との間にクランク（１９）を含んでもよい。被駆動体はヘリコプタの回転翼（４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ）を含み、出力部材（１０）は回転翼（４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ）に連結され、回転翼（４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ）のピッチ角を制御するように構成される。回転式アクチュエータシステムは、出力部材（１０）と回転翼（４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ）との間に把持部（４１９Ａ，４１９Ｂ，４１９Ｃ）を含んでもよい。被駆動体は航空機飛行制御面（３０）を含み、出力部材はトルク管（３１）を介して飛行制御面に連結されてもよい。飛行制御面は、昇降舵、方向舵、補助翼、フラップ、スラット、スポイラ、およびヘリコプタの全可動尾翼からなる群から選択することができる。被駆動体は、傾斜回転子（２０）の回転ナセル（５２３）を含んでもよい。
運動の範囲は、回転出力軸線を中心に約９０度以下であってもよい。第１の副回転軸線（１０３）、第２の副回転軸線（２０３）および回転出力軸線（１１）は、略平行であってもよい。第１の副回転軸線（１０３）、第２の副回転軸線（２０３）、回転出力軸線（１１）、第１の部材枢動軸線（１０６）、第２の部材枢動軸線（１１６）、第３の部材枢動軸線（２０６）、第４の部材枢動軸線（２１６）、第１の出力枢動軸線（１００）、第２の出力枢動軸線（１０１）、第３の出力枢動軸線（２００）、および第４の出力枢動軸線（２００）は、全て略平行であってもよい。
第１の固定子要素（１２４）および第２の固定子要素（１３４）は、締り嵌めによって第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に固定されてもよく、第３の固定子要素（２２４）および第４の固定子要素（２３４）は、締り嵌めによって第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に固定されてもよい。
第１の回転子（１０４）および第１の固定子（１２４）は、第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に第１の回転子（１０４）を駆動するように構成されたブラシレスＤＣ永久磁石モータを含んでもよい。第３の回転子（２０４）および第３の固定子（２２４）は、第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に第３の回転子（２０４）を駆動するように構成されたブラシレスＤＣ永久磁石モータを含んでもよい。第２の回転子（１１４）および第２の固定子（１３４）は電磁気抵抗保持装置を含んでもよく、この電磁気抵抗保持装置は、第２の回転子（１１４）が第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に回転することを選択的に抑制するように構成され、かつ、第２の回転子（１１４）が第１の副アクチュエータハウジング（１７０）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に回転運動の範囲内で実質的に自由に回転することができるように第２の回転子（１１４）を選択的に解放するように構成される。第４の回転子（２１４）および第４の固定子（２３４）は電磁気抵抗保持装置を含んでもよく、この電磁気抵抗保持装置は、第４の回転子（２１４）が第２の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に回転運動の範囲内で回転することを選択的に抑制するように構成され、かつ、第４の回転子（２１４）が第１の副アクチュエータハウジング（２７０）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に回転運動の範囲内で実質的に自由に回転することができるように第４の回転子（２１４）を選択的に解放するように構成される。
第１の回転子（１０４）は、第１の入力回転子軸（１５０）と、第１の出力回転子軸（１５２）と、第１の入力回転子軸（１５０）と第１の出力回転子軸（１５２）との間の第１の歯車列（１５１）とを含んでもよく、第３の回転子（２０４）は、第３の入力回転子軸（２５０）と、第３の出力回転子軸（２５２）と、第３の入力回転子軸（２５０）と第３の出力回転子軸（２５２）との間の第３の歯車列（２５１）とを含んでもよい。第１の歯車列（１５１）および第３の歯車列（２５１）は、各々が多段遊星歯車を含んでもよい。第２の回転子（１１４）は、第２の入力回転子軸（１６０）と、第２の出力回転子軸（１６２）と、第２の入力回転子軸（１６０）と第２の出力回転子軸（１６２）との間の第２の歯車列（１６１）を含んでもよく、第４の回転子（２１４）は、第４の入力回転子軸（２６０）と、第４の出力回転子軸（２６２）と、第４の入力回転子軸（２６０）と第４の出力回転子軸（２６２）との間の第４の歯車列（２６１）とを含んでもよい。
第１の部材（１０５）および第１の回転子（１０４）は、第１の特殊形状の中実一体要素の部分であり、第２の部材（１１５）および第２の回転子（１１４）は、第２の特殊形状の中実一体要素の部分であってもよい。第１の部材（１０５）、第２の部材（１１５）、第３の部材（２０５）および第４の部材（２１５）の各々は、それぞれの第１の部材枢動軸線（１０６）、第２の部材枢動軸線（１１６）、第３の部材枢動軸線（２０６）および第４の部材枢動軸線（２１６）を中心に配向されたクレビス型ピン（１０５Ａ，１１５Ａ，２０５Ａおよび２１５Ａ）を含むクレビス状端部を含んでもよく、それぞれの第１のリンク機構（１０７）、第２のリンク機構（１１７）、第３のリンク機構（２０７）および第４のリンク機構（２１７）の各々は、それぞれのクレビスピンを受け入れるように構成された、それぞれの第１の部材枢動軸線（１０６）、第２の部材枢動軸線（１１６）、第３の部材枢動軸線（２０６）および第４の部材枢動軸線（２１６）を中心に配向された対応する開口部を含んでもよく、それぞれの第１の部材（１０５）、第２の部材（１１５）、第３の部材（２０５）および第４の部材（２１５）は、ピン継手連結部を介してそれぞれの第１のリンク機構（１０７）、第２のリンク機構（１１７）、第３のリンク機構（２０７）および第４のリンク機構（２１７）に枢動可能に連結されてもよい。出力部材（１０）は、第１の連結アーム（４１）、第２の連結アーム（４２）、第３の連結アーム（４３）および第４の連結アーム（４４）を有する中央ハブを含んでもよく、第１の連結アーム（４１）、第２の連結アーム（４２）、第３の連結アーム（４３）および第４の連結アーム（４４）の各々は、それぞれの第１の出力枢動軸線（１００）、第２の出力枢動軸線（１０１）、第３の出力枢動軸線（２００）および第４の出力枢動軸線（２０１）を中心に配向されたクレビス型ピン（４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４４Ａ）を含むクレビス状端部を含んでもよく、それぞれの第１のリンク機構（１０７）、第２のリンク機構（１１７）、第３のリンク機構（２０７）および第４のリンク機構（２１７）の各々は、それぞれのクレビスピンを受け入れるように構成された、それぞれの第１の出力枢動軸線（１００）、第２の出力枢動軸線（１０１）、第３の出力枢動軸線（２００）および第４の出力枢動軸線（２０１）を中心に配向された対応する開口部（１０７Ａ，１１７Ａ，２０７Ａ，２１７Ａ）を含んでもよく、それぞれの第１のリンク機構（１０７）、第２のリンク機構（１１７）、第３のリンク機構（２０７）および第４のリンク機構（２１７）は、ピン継手連結部を介して出力部材（１０）のそれぞれの第１の連結アーム（４１）、第２の連結アーム（４２）、第３の連結アーム（４３）および第４の連結アーム（４４）に枢動可能に連結されてもよい。第１のリンク機構（１０７）、第２のリンク機構（１１７）、第３のリンク機構（２０７）および第４のリンク機構（２１７）の各々は、単一のバーリンク機構を含んでもよい。
出力部材（１０）は、円筒状の中空軸を含み、構造体（１２）は、出力軸線（１１）を中心に配向され、かつ出力部材（１０）の軸を受け入れるように構成された開口部を有する中央カラー（７０Ａ，７０Ｂ）を含んでもよい。構造体（１２）は、中央カラー（７０Ａ，７０Ｂ）から径方向に延在する第１のストロングバックアーム（７１Ａ，７１Ｂ）と、中央カラー（７０Ａ，７０Ｂ）から径方向に延在する第２のストロングバックアーム（７２Ａ，７２Ｂ）とを含んでもよい。第１のストロングバックアーム（７１Ａ，７１Ｂ）は、第１の副アクチュエータ（１０２）の第１の副アクチュエータハウジング（１７０）が第１のストロングバックアーム（７１Ａ，７１Ｂ）に対して第１の副回転軸線（１０３）を中心に回転可能であるように、第１の副アクチュエータ（１０２）を支持するように構成されてもよく、第２のストロングバックアーム（７２Ａ，７２Ｂ）は、第２の副アクチュエータ（２０２）の第２の副アクチュエータハウジング（２７０）が第２のストロングバックアーム（７２Ａ，７２Ｂ）に対して第２の副回転軸線（２０３）を中心に回転可能であるように、第２の副アクチュエータ（２０２）を支持するように構成されてもよい。第１のストロングバックアーム（７１Ａ，７１Ｂ）は、第１の副アクチュエータ（１０２）の第１の副アクチュエータハウジング（１７０）を受け入れるように構成された第１の副回転軸線（１０３）を中心に配向された開口部を含んでもよく、第２のストロングバックアーム（７２Ａ，７２Ｂ）は、第２の副アクチュエータ（２０２）の第２の副アクチュエータハウジング（２７０）を受け入れるように構成された第２の副回転軸線（２０３）を中心に配向された開口部（７６）を含んでもよい。第１のストロングバックアーム（７１Ａ，７１Ｂ）は、中央カラー（７０Ａ，７０Ｂ）に枢動可能に連結され、第１のストロングバックアームおよび構造体の両方に連結されたキックリンク（８１，８２）をさらに含んでもよい。中央カラー（７０Ａ，７０Ｂ）は、航空機の胴体（９）に固定されてもよい。中央カラー（４７０Ａ）、第１のストロングバックアーム（１７１Ａ）および第２のストロングバックアーム（１７２Ａ）は、第１の中実一体部材（１１２Ａ）を含んでもよい。回転式アクチュエータシステムは、第１の中実一体部材に平行な第２の中実一体部材（１１２Ｂ）を含む第２の中央カラー（４７０Ｂ）、第３のストロングバックアーム（１７１Ｂ）および第４のストロングバックアーム（１７２Ｂ）を含んでもよい。
この故障は、機械的停止、電気モータの故障または電力の損失を含む場合がある。第１の副回転軸線（１０３）、第２の副回転軸線（２０３）および第３の副回転軸線（３０３）は、回転出力軸線（１１）を中心軸とする円の周りに周方向に離間していてもよい。第２の固定子要素および第２の回転子は、解放可能なブレーキを含んでもよい。
改善されたアクチュエータシステムの第１の実施形態の斜視図である。 図１に示すアクチュエータシステムの部分拡大後方斜視図であり、被駆動体および出力軸は図示しない。 図２に示すアクチュエータシステムの正面平面図である。 図１に示すアクチュエータシステムの上面平面図である。 図１に示す固定アクチュエータ支持構造体の部分斜視図である。 モータの出力回転子環が示されている、図２に示す回転式アクチュエータリンク機構システムの部分斜視図である。 図６に示すアクチュエータリンク機構システムの正面平面図である。 図１に示す第１のアクチュエータサブアセンブリの縦断面図である。 ハウジングと回転子との端部連結部のみを示している、図１に示す第１のアクチュエータサブアセンブリの部分縦断面図である。 図１に示す第２のアクチュエータサブアセンブリの縦断面図である。 図１に示す第３のアクチュエータサブアセンブリの縦断面図である。 概して図３のＡ−Ａ線による、図３に示すアクチュエータシステムの縦方向垂直断面図である。 概して図３のＢ−Ｂ線による、図３に示すアクチュエータシステムの縦方向水平断面図である。 図２に示す固定アクチュエータ支持構造体の第２の実施形態の斜視図である。 ヘリコプタのスワッシュプレートを作動させる図２に示すアクチュエータシステムの部分概略斜視図である。 図１５に示すアクチュエータシステムの連結部の拡大図である。 図２に示すアクチュエータシステムがヘリコプタの３つの翼の各々のピッチを直接作動させるヘリコプタの回転翼の上面俯瞰図である。 概して図１７のＣ−Ｃ線による、図１７に示すアセンブリの垂直断面図である。 傾斜回転子の斜視図である。 回転ナセルの回転を示す、図１９に示す傾斜回転子の側面図である。 概して図２０のＤ−Ｄ線による、図２０に示す回転ナセルの垂直横断面図である。
最初に、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このような要素、部分または表面をさらに記載するかまたは説明することができるので、同様の参照番号は、いくつかの図面を通して一貫して同一の構成要素、部分または表面を識別することを意図するものであることが明確に理解されるべきである。別段の定めがない限り、図面は、（例えばクロスハッチング、部品の配置、比率、程度など）明細書とともに読み取られることを意図しており、本発明の記述全体の一部分であるとみなされるものである。以下の説明で使用されるように、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」および「下」という用語ならびにそれらの形容詞および副詞の派生語（例えば「水平方向に」、「右方向に」、「上方に」など）は、特定の描画図形が読み手の方を向いているので、図示の構造体の向きを単に指している。同様に、「内向きに」および「外向きに」という用語は、必要に応じてその伸長軸線または回転軸線に対する表面の向きを一般に指している。
ここで図面の特に図１および図２を参照すると、第１の実施形態が一般に１５で示されている改善されたアクチュエータシステムが提供されている。図示の通り、システム１５は、一般に、航空機フレーム９に対して回転出力軸線１１を中心に、トルク管３１を介して限られた範囲の回転運動を飛行制御面３０に与えるように構成された、回転する内部でスプライン結合された出力ハブ１０と、第１の回転軸線１０３を有し、かつ出力ハブ１０に連結された第１のアクチュエータ１０２と、第２の回転軸線２０３を有し、かつ出力ハブ１０に連結された第２のアクチュエータ２０２と、第３の回転軸線３０３を有し、かつ出力ハブ１０に連結された第３のアクチュエータ３０２とを含む。第１のアクチュエータ１０２、第２のアクチュエータ２０２および第３のアクチュエータ３０２は、図６に示すリンク機構システム１３によって出力ハブ１０に連結される。第１のアクチュエータ１０２、第２のアクチュエータ２０２、第３のアクチュエータ３０２および出力ハブ１０は、図５に示す支持構造体１２によってそれぞれの回転軸線を中心に回転支持されている。
図示の通り、アクチュエータ回転軸線１０３、アクチュエータ回転軸線２０３、アクチュエータ回転軸線３０３および出力軸線１１は、互いに略平行である。アクチュエータ回転軸線１０３、アクチュエータ回転軸線２０３およびアクチュエータ回転軸線３０３はまた、出力軸線１１から径方向に等距離に配向され、かつ軸線１１を中心に周方向に等間隔に配置される。アクチュエータ１０２、２０２および３０２は、出力ハブ１０を運動範囲で軸線１１を中心に駆動する。この実施形態では、軸線１１を中心とするこのような全運動範囲は一般的に約９０度である。
出力ハブ１０は、スプライン軸３１を受け入れ、かつ対応して回転係合するためのスプライン穴４０を含む。軸３１は、出力ハブ１０の内向きスプラインに係合するように構成されたスプライン軸である。しかし、以下に説明するように限定するものではないが、出力ハブ１０から回転を伝達するための他の機械的手段を使用してもよい。この実施形態では、軸３１は、航空機フレーム９に対して軸線１１を中心に自由に回転するが、他の形態では、単に軸線１１を中心に回転することができるように航空機フレーム９に連結される。このようにして、軸３１は航空機フレーム９上のアクチュエータシステムを支持する。
図５に示すように、出力ハブ１０およびアクチュエータ１０２、２０２および３０２はまた、航空機フレーム９に接地された非回転の剛性構造体１２によって、各々の相対的回転軸を中心に回転運動するように支持される。構造体１２は、固定中央カラー７０Ａおよび７０Ｂ、ストロングバックアーム７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａおよび７３Ｂ、ならびにキックリンク８１、８２および８３を含む。ストロングバックアーム７１Ａ、７２Ａ、７３Ａは中央カラー７０Ａにボルト締めされ、かつ中央カラー７０Ａから径方向に延在し、ストロングバックアーム７１Ｂ、７２Ｂ、７３Ｂは中央カラー７０Ｂにボルト締めされ、かつ中央カラー７０Ｂから径方向に延在している。中央カラー７０Ａおよび７０Ｂは、出力ハブ１０が構造体１２および機体９に対して出力軸線１１を中心に回転することができるように、軸受を介して出力ハブ１０を回転支持する。図示の通り、ストロングバックアーム７１Ａ、７２Ａおよび７３Ａは、内側連結部で中央カラー７０Ａの外周にボルト締めされ、航空機フレーム９に接地される。図示の通り、ストロングバックアーム７１Ｂ、７２Ｂおよび７３Ｂは、内側連結部で中央カラー７０Ｂの外周にボルト締めされ、航空機フレーム９に接地される。ストロングバックアーム７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａおよび７３Ｂの各々は、アクチュエータ１０２、２０２および３０２が構造体１２に対して回転することができるように、軸受を介してアクチュエータ１０２、２０２および３０２を支持するように構成された外側カラーを含む。したがって、図１および図５を参照すると、カラー７１Ａおよび７１Ｂはアクチュエータ１０２のモータ１４０Ａおよび１４０Ｂを支持し、カラー７２Ａおよび７２Ｂはアクチュエータ２０２のモータ２４０Ａおよび２４０Ｂを支持し、カラー７３Ａおよび７３Ｂはアクチュエータ３０２のモータ３４０Ａおよび３４０Ｂを支持する。ストロングバックアーム７１Ａおよび７１Ｂ、ストロングバックアーム７２Ａおよび７２Ｂ、および、ストロングバックアーム７３Ａおよび７３Ｂの各対のカラーは、各々の外周でキックリンク８１、８２および８３にそれぞれボルト締めされる。キックリンク８１、８２および８３は同様に、航空機フレーム９にボルト締めされる。したがって、中央カラー７０Ａおよび７０Ｂは、軸線１１を中心に基準構造体１２および機体９に対して回転するように出力ハブ１０を回転係合状態に保持する。同様に、カラー７１Ａおよび７１Ｂ、カラー７２Ａおよび７２Ｂ、および、カラー７３Ａおよび７３Ｂは、モータ１４０Ａおよび１４０Ｂ、モータ２４０Ａおよび２４０Ｂ、および、モータ３４０Ａおよび３４０Ｂをそれぞれ軸線１０３、２０３および３０３を中心に基準構造体１２および機体９に対して回転係合状態に保持する。軸線１１、１０３、２０３および３０３は、互いに略平行であり、一定の距離だけ離間している。基準構造体１２は、このような回転係合を提供するために１４でそれぞれ示された複数の軸受を含む。
中央カラー７０Ａおよび７０Ｂはストロングバックアーム７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａおよび７３Ｂにボルト締めされており、ストロングバックアーム７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａおよび７３Ｂはキックリンク８１、８２および８３にボルト締めされており、そして、キックリンク８１、８２および８３は機体９にボルト締めされているので、アクチュエータ１０２、２０２および３０２のいずれかを必要に応じて取り外すか、提供するかまたは交換することができるように、要素を保持するボルトを緩めて取り外してもよい。したがって、構造体１２では、アクチュエータシステム１５は、３つのライン交換可能ユニットを含む。出力ハブ１０およびアクチュエータ１０２、２０２および３０２を支持するために航空機フレーム９に接地された代替の非回転剛性構造体１１２が図１４に示されている。図１４に示す構造体１１２では、２つのカラー７０Ａおよび７０Ｂをストロングバックアーム７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａおよび７３Ｂにボルト締めするよりもむしろ、中央カラー１７０Ａとストロングバックアーム１７１Ａ、１７２Ａおよび１７３Ａとが中実一体要素１１２Ａとして形成され、カラー１７０Ｂとストロングバックアーム１７１Ｂ、１７２Ｂおよび１７３Ｂが、中実一体要素１１２Ｂとして形成される。単一体１１２Ａおよび１１２Ｂは、キックリンク１８１および１８２を介して機体９に強固に連結されている。これにより、単一ライン交換可能ユニットが提供される。
第１のアクチュエータ１０２は、ハウジング１７０において回転一時停止モータ１４０Ａおよび回転駆動モータ１４０Ｂを含む。回転モータ１４０Ａおよび１４０Ｂには、それぞれ駆動軸が同軸に取り付けられ、これら回転モータ１４０Ａおよび１４０Ｂは軸線１０３を中心に整列している。
図８および図９に示すように、この実施形態では、回転駆動モータ１４０Ｂは、遊星歯車減速ユニット１５１を含むブラシレスＤＣ永久磁石電気モータである。回転モータ１４０Ｂは、固定子１２４と複数の構成要素の回転子１０４とを含む。回転子１０４は、固定子１２４およびハウジング１７０に対して回転軸線１０３を中心に選択的に回転するように構成される。回転子１０４は、固定子１２４と、内側回転子歯車入力軸１５０と、外側回転子歯車出力環または外側回転子歯車出力軸１５２と、回転子１０４の入力歯車軸１５０と出力歯車軸１５２との間の多段複合遊星歯車列１５１とに面する外部磁石１１１を含む。しかし、ステッピングモータ、回転式油圧アクチュエータなどの他の回転式のモータまたはアクチュエータを代替として使用してもよい。また、モータ１４０Ｂによって生成されるトルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子１２４は、締り嵌めによってハウジング１７０に固定され、任意にはハウジング１７０に接着もされる。なお、ハウジング１７０、固定子１２４および回転子１０４のいずれも基準構造体９に対して静止していない。ハウジング１７０および固定子１２４は、基準構造体９に強固に取り付けられていない。固定子１２４を含むハウジング１７０は、基準構造体１２および９に対する回転子１０４の回転とは無関係に、基準構造体１２および９に対して軸線１０３を中心に回転することができる。
図９は、共通して一様のクロスハッチングが付されたアクチュエータ１０２のハウジング１７０と固定子１２４および１３４とを示している。このような要素は、常に軸線１０３を中心に一体に回転するように連結されている。回転子出力要素１５２および１６２は、リンク機構システム１１３のリンク機構１０７および１１７に枢動可能に連結され、第２のクロスハッチングで示されている。このような要素は、中央出力ハブ１０の軸線１１を中心とした回転とともに常に軸線１０３を中心に回転するように連結されている。一時停止モータ１４０Ａが解放されると、後述するように、このような要素はハウジング１７０、固定子１２４および固定子１３４とは無関係に軸線１０３を中心に回転することもできる。最後に、基準支持構造体１２に連結されたストロングアーム７１Ａおよび７１Ｂが第３のハッチングで示されている。このような要素は、軸線１１または軸線１０３を中心に回転しない。ハウジング１７０、固定子１２４および固定子１３４は、ストロングアーム７１Ａおよび７１Ｂに対して軸線１０３を中心に回転してもよい。アクチュエータ２０２および２０３のハウジング２７０および３７０は、この構成を共有する。
図６〜図８に示すように、回転子１０４の出力回転子軸１５２は、回転子アーム１０５を含むかまたは回転子アーム１０５に強固に連結され、枢動軸線１０６においてリンク機構１０７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸１５２および回転子アーム１０５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム１０５は、枢動軸線１０６を中心に配向されたクレビス型ピン１０５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構１０７は、回転子アーム１０５がピン継手連結部によってリンク機構１０７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン１０５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線１０６を中心に配向された対応する開口部１０７Ａを含む。枢動軸線１０６における回転子アーム１０５とリンク機構１０７との間の枢支連結部は、回転軸線１０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構１０７の他方端は同様に、枢動軸線１００において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線１００を中心に配向されたクレビス型ピン４１Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４１を含む。リンク機構１０７は、リンク機構１０７がピン継手連結部によって連結アーム４１に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４１Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線１００を中心に配向された対応する開口部１０７Ｂを含む。枢動軸線１００における出力ハブ１０とリンク機構１０７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。
この実施形態では、回転一時停止モータ１４０Ａは単相電磁気抵抗保持装置であり、この単相電磁気抵抗保持装置は、通電された場合に回転子１１４がハウジング１７０に対して軸線１０３を中心に回転運動の範囲内で回転するのを選択的に抑制するように構成されるか、または、通電されなかった場合にハウジング１７０に対して回転軸線１０３を中心に回転運動の範囲内で実質的に自由に回転することができるように回転子１１４を選択的に解放するように構成される。図８および図９に示すように、回転一時停止モータ１４０Ａは固定子１３４および回転子１１４を含む。回転子１１４は鉄系であり、外側軸１６２と、内側軸１６０と、軸１６２と軸１６０との間の多段複合遊星歯車列１６１とを含む。ブレーキ、磁気クラッチ、トロイダルモータなどの他の一時停止装置を代替として使用してもよい。また、モータ１４０Ａによってもたらされる保持トルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子１３４は、締り嵌めによってハウジング１７０に固定され、任意にはハウジング１７０に接着もされる。回転子１１４および回転子出力軸１６２が固定子１３４およびハウジング１７０に回転係止される態様でモータ１４０Ａの巻線が通電された場合、ハウジング１７０は回転子軸１６２の任意の回転とともに軸線１０３を中心に回転する。モータ１４０Ａが解放されると、固定子１３４を含むハウジング１７０は、基準構造体９に対する回転子１１４の回転とは無関係に、基準構造体９に対して軸線１０３を中心に回転することができる。
図６〜図９に示すように、回転子１１４の回転子軸１６２は回転子アーム１１５に強固に連結され、枢動軸線１１６においてリンク機構１１７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸１６２および回転子アーム１１５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム１１５は、枢動軸線１１６を中心に配向されたクレビス型ピン１１５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構１１７は、回転子アーム１１５がピン継手連結部によってリンク機構１１７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン１１５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線１１６を中心に配向された対応する開口部１１７Ａを含む。枢動軸線１１６における回転子アーム１１５とリンク機構１１７との間の枢支連結部は、回転軸線１０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構１１７の他方端は同様に、枢動軸線１０１において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線１０１を中心に配向されたクレビス型ピン４２Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４２を含む。リンク機構１１７は、リンク機構１１７がピン継手連結部によって連結アーム４２に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４２Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線１０１を中心に配向された対応する開口部１１７Ｂを含む。枢動軸線１０１における出力ハブ１０とリンク機構１１７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。したがって、リンク１０７は、回転子１０４の駆動アーム部分１０５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４１との間に枢動可能に連結されている。リンク１１７は、回転子１０４の駆動アーム部分１１５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４２との間に枢動可能に連結されている。しかしこのような連結は、代替的に歯車連結、ベルト連結または他の類似の連結であってもよい。
図７に示すように、出力軸線１１と回転軸線１０３との間に延びる仮想線は駆動軸線１０８を画定する。枢動軸線１００と枢動軸線１０６との間に延びる仮想線は、リンク機構軸線１０９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構１０７と回転子アーム１０５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第１のリンク機構軸線１０９が第１の駆動軸線１０８と交差しないように配置される。枢動軸線１０１と枢動軸線１１６との間に延びる仮想線は、第２のリンク機構軸線１１９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構１１７と回転子アーム１１５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第２のリンク機構軸線１１９が第１の駆動軸線１０８と交差するように配置される。
通常の動作の下で、駆動モータ１４０Ｂをハウジング１７０において一時停止装置１４０Ａと組み合わせ、かつリンク機構システム１３と組み合わせた場合、一時停止装置１４０Ａはハウジング１７０と回転子軸１６２と回転子アーム１１５との間の回転位置を係止する。この構成では、モータ１４０Ｂおよび回転子１０４によって生成されたトルクは、リンク機構１０７および第１のリンク機構軸線１０９と、リンク機構１１７および第２のリンク機構軸線１１９とを介して伝達され、それによって、回転子１１４がハウジング１７０に対してシステムの回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線１１で合成される。駆動アクチュエータ１４０Ｂが停止するかまたは故障した場合、一時停止モータ１４０Ａは固定子１３４と回転子１１４との間の係止を解除し、ひいてはハウジング１７０と回転子軸１６２と回転子アーム１１５とを解放し、これによって回転子１１４が、ハウジング１７０に対して回転軸線１０３を中心に実質的に自由に回転することができ、出力ハブ１０が構造体９に対して回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に、第１のリンク機構１０７およびリンク機構軸線１０９と第２のリンク機構１１７およびリンク機構軸線１１９とが実質的に自由に移動し、モータ１４０Ｂが出力ハブ１０に対して有する任意の効果を有効に解除する。これにより、出力ハブ１０をアクチュエータ２０２および／またはアクチュエータ３０２によって駆動することができる。したがって、回避モードに移行してシステム１５において他のアクチュエータ２０２および／または３０２の動力下で自由に回転するように、駆動モータ１４０Ｂおよび一時停止モータ１４０Ａを制御することができる。駆動モータ１４０Ｂが故障すると、アクチュエータ１０２はアクチュエータシステム１５から作動的に脱落する。
第２のアクチュエータ２０２は、ハウジング２７０において回転一時停止モータ２４０Ａおよび回転駆動モータ２４０Ｂを含む。回転モータ２４０Ａおよび２４０Ｂには、それぞれ駆動軸が同軸に取り付けられ、これら回転モータ２４０Ａおよび２４０Ｂは軸線２０３を中心に整列している。
図１０に示すように、この実施形態では、回転駆動モータ２４０Ｂは、遊星歯車減速ユニット２５１を含むブラシレスＤＣ永久磁石電気モータである。図１０に示すように、回転モータ２４０Ｂは固定子２２４と回転子２０４とを含む。回転子２０４は、固定子２２４およびハウジング２７０に対して回転軸線２０３を中心に選択的に回転するように構成される。回転子２０４は、固定子２２４と、内側回転子歯車入力軸２５０と、外側回転子歯車出力環または外側回転子歯車出力軸２５２と、回転子２０４の入力歯車軸２５０と出力歯車軸２５２との間の多段複合遊星歯車列２５１とに面する外部磁石２１１を含む。しかし、ステッピングモータ、回転式油圧アクチュエータなどの他の回転式のモータまたはアクチュエータを代替として使用してもよい。また、モータ２４０Ｂによって生成されるトルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子２２４は、締り嵌めによってハウジング２７０に固定され、任意にはハウジング２７０に接着もされる。なお、ハウジング２７０、固定子２２４および回転子２０４のいずれも基準構造体９に対して静止していない。ハウジング２７０および固定子２２４は、基準構造体９に強固に取り付けられていない。固定子２２４を含むハウジング２７０は、基準構造体９に対する回転子２０４の回転とは無関係に、基準構造体９に対して軸線２０３を中心に回転することができる。
図６、図７および図１０に示すように、回転子２０４の出力回転子軸２５２は、回転子アーム２０５を含むかまたは回転子アーム２０５に強固に連結され、枢動軸線２０６においてリンク機構２０７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸２５２および回転子アーム２０５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム２０５は、枢動軸線２０６を中心に配向されたクレビス型ピン２０５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構２０７は、回転子アーム２０５がピン継手連結部によってリンク機構２０７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン２０５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線２０６を中心に配向された対応する開口部２０７Ａを含む。枢動軸線２０６における回転子アーム２０５とリンク機構２０７との間の枢支連結部は、回転軸線２０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構２０７の他方端は同様に、枢動軸線２００において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線２００を中心に配置されたクレビス型ピン４３Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４３を含む。リンク機構２０７は、リンク機構２０７がピン継手連結部によって連結アーム４３に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４３Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線２００を中心に配向された対応する開口部２０７Ｂを含む。枢動軸線２００における出力ハブ１０とリンク機構２０７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。
この実施形態では、回転一時停止モータ２４０Ａは単相電磁気抵抗保持装置であり、この単相電磁気抵抗保持装置は、通電された場合に回転子２１４がハウジング２７０に対して軸線２０３を中心に回転運動の範囲内で回転するのを選択的に抑制するように構成されるか、または、通電されなかった場合にハウジング２７０に対して回転軸線２０３を中心に回転運動の範囲内で実質的に自由に回転することができるように回転子２１４を選択的に解放するように構成される。図１０に示すように、回転一時停止モータ２４０Ａは固定子２３４および回転子２１４を含む。回転子２１４は、外側軸２６２と、内側軸２６０と、軸２６２と軸２６０との間の多段複合遊星歯車列２６１とを含む。ブレーキ、磁気クラッチ、トロイダルモータなどの他の一時停止装置を代替として使用してもよい。また、モータ２４０Ａによってもたらされる保持トルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子２３４は、締り嵌めによってハウジング２７０に固定され、任意にはハウジング２７０に接着もされる。回転子２１４および回転子出力軸２６２が固定子２３４およびハウジング２７０に回転係止される態様でモータ２４０Ａが通電された場合、ハウジング２７０は回転子軸２６２の任意の回転とともに軸線２０３を中心に回転する。モータ２４０Ａが解放されると、固定子２３４を含むハウジング２７０は、基準構造体９に対する回転子２１４の回転とは無関係に、基準構造体９に対して軸線２０３を中心として回転することができる。
図６、図７および図１０に示すように、回転子２１４の回転子軸２６２は回転子アーム２１５に強固に連結され、枢動軸線２１６においてリンク機構２１７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸２６２および回転子アーム２１５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム２１５は、枢動軸線２１６を中心に配向されたクレビス型ピン２１５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構２１７は、回転子アーム２１５がピン継手連結部によってリンク機構２１７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン２１５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線２１６を中心に配向された対応する開口部２１７Ａを含む。枢動軸線２１６における回転子アーム２１５とリンク機構２１７との間の枢支連結部は、回転軸線２０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構２１７の他方端は同様に、枢動軸線２０１において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線２０１を中心に配向されたクレビス型ピン４４Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４４を含む。リンク機構２１７は、リンク機構２１７がピン継手連結部によって連結アーム４４に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４４Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線２０１を中心に配向された対応する開口部２１７Ｂを含む。枢動軸線２０１における出力ハブ１０とリンク機構２１７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。したがって、リンク２０７は、回転子２０４の駆動アーム部分２０５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４３との間に枢動可能に連結されている。リンク２１７は、回転子２０４の駆動アーム部分２１５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４４との間に枢動可能に連結されている。しかしこのような連結は、代替的に歯車連結、ベルト連結または他の類似の連結であってもよい。
図７に示すように、出力軸線１１と回転軸線２０３との間に延びる仮想線は駆動軸線２０８を画定する。枢動軸線２００と枢動軸線２０６との間に延びる仮想線は、リンク機構軸線２０９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構２０７と回転子アーム２０５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第１のリンク機構軸線２０９が第１の駆動軸線２０８と交差しないように配置される。枢動軸線２０１と枢動軸線２１６との間に延びる仮想線は、第２のリンク機構軸線２１９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構２１７と回転子アーム２１５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第２のリンク機構軸線２１９が第１の駆動軸線２０８と交差するように配置される。
通常の動作の下で、駆動モータ２４０Ｂをハウジング２７０において一時停止装置２４０Ａと組み合わせ、かつリンク機構システム１３と組み合わせた場合、一時停止装置２４０Ａはハウジング２７０と回転子軸２６２と回転子アーム２１５との間の回転位置を係止する。この構成では、モータ２４０Ｂおよび回転子２０４によって生成されたトルクは、リンク機構２０７および第１のリンク機構軸線２０９と、リンク機構２１７および第２のリンク機構軸線２１９とを介して伝達され、それによって、回転子２１４がハウジング２７０に対してシステムの回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線１１で合成される。駆動アクチュエータ２４０Ｂが停止するかまたは故障した場合、一時停止モータ２４０Ａは固定子２３４と回転子２１４との間の係止を解除し、ひいてはハウジング２７０と回転子軸２６２と回転子アーム２１５とを解放し、これによって回転子２１４が、ハウジング２７０に対して回転軸線２０３を中心に実質的に自由に回転することができ、出力ハブ１０が構造体９に対して回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に、第１のリンク機構２０７およびリンク機構軸線２０９と第２のリンク機構２１７およびリンク機構軸線２１９とが実質的に自由に移動し、モータ２４０Ｂが出力ハブ１０に対して有する任意の効果を有効に解除する。これにより、出力ハブ１０をアクチュエータ１０２および／またはアクチュエータ３０２によって駆動することができる。したがって、回避モードに移行してシステム１５において他のアクチュエータ１０２および／または３０２の動力下で自由に回転するように、駆動モータ２４０Ｂおよび一時停止モータ２４０Ａを制御することができる。駆動モータ２４０Ｂが故障すると、アクチュエータ２０２はアクチュエータシステム１５から作動的に脱落する。
第３のアクチュエータ３０２は、ハウジング３７０において回転一時停止モータ３４０Ａおよび回転駆動モータ３４０Ｂを含む。回転モータ３４０Ａおよび３４０Ｂには、それぞれ駆動軸が同軸に取り付けられ、これら回転モータ３４０Ａおよび３４０Ｂは軸線３０３を中心に整列している。
図１１に示すように、この実施形態では、回転駆動モータ３４０Ｂは、遊星歯車減速ユニット３５１を含むブラシレスＤＣ永久磁石電気モータである。図１１に示すように、回転モータ３４０Ｂは固定子３２４と回転子３０４とを含む。回転子３０４は、固定子３２４およびハウジング３７０に対して回転軸線３０３を中心に選択的に回転するように構成される。回転子３０４は、固定子３２４と、内側回転子歯車入力軸３５０と、外側回転子歯車出力環または外側回転子歯車出力軸３５２と、回転子３０４の入力歯車軸３５０と出力歯車軸３５２との間の多段複合遊星歯車列３５１とに面する外部磁石３１１を含む。しかし、ステッピングモータ、回転式油圧アクチュエータなどの他の回転式のモータまたはアクチュエータを代替として使用してもよい。また、モータ３４０Ｂによって生成されるトルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子３２４は、締り嵌めによってハウジング３７０に固定され、任意にはハウジング３７０に接着もされる。なお、ハウジング３７０、固定子３２４および回転子３０４のいずれも基準構造体９に対して静止していない。ハウジング３７０および固定子３２４は、基準構造体９に強固に取り付けられていない。固定子３２４を含むハウジング３７０は、基準構造体９に対する回転子３０４の回転とは無関係に、基準構造体９に対して軸線３０３を中心に回転することができる。
図６、図７および図１１に示すように、回転子３０４の出力回転子軸３５２は、回転子アーム３０５を含むかまたは回転子アーム３０５に強固に連結され、枢動軸線３０６においてリンク機構３０７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸３５２および回転子アーム３０５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム３０５は、枢動軸線３０６を中心に配向されたクレビス型ピン３０５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構３０７は、回転子アーム３０５がピン継手連結部によってリンク機構３０７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン３０５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線３０６を中心に配向された対応する開口部３０７Ａを含む。枢動軸線３０６における回転子アーム３０５とリンク機構３０７との間の枢支連結部は、回転軸線３０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構３０７の他方端は同様に、枢動軸線３００において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線３００を中心に配向されたクレビス型ピン４５Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４５を含む。リンク機構３０７は、リンク機構３０７がピン継手連結部によって連結アーム４５に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線３００を中心に配向された対応する開口部３０７Ｂを含む。枢動軸線３００における出力ハブ１０とリンク機構３０７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。
この実施形態では、回転一時停止モータ３４０Ａは単相電磁気抵抗保持装置であり、この単相電磁気抵抗保持装置は、通電された場合に回転子３１４がハウジング３７０に対して軸線３０３を中心に回転運動の範囲内で回転するのを選択的に抑制するように構成されるか、または、通電されなかった場合にハウジング３７０に対して回転軸線３０３を中心に回転運動の範囲内で実質的に自由に回転することができるように回転子３１４を選択的に解放するように構成される。図１１に示すように、回転一時停止モータ３４０Ａは固定子３３４および回転子３１４を含む。回転子３１４は、外側軸３６２と、内側軸３６０と、軸３６２と軸３６０との間の多段複合遊星歯車列３６１とを含む。ブレーキ、磁気クラッチ、トロイダルモータなどの他の一時停止装置を代替として使用してもよい。また、モータ３４０Ａによってもたらされる保持トルクに機械的利点を提供するために他の歯車列を使用してもよく、または歯車を代替として使用しなくてもよい。
固定子３３４は、締り嵌めによってハウジング３７０に固定され、任意にはハウジング３７０に接着もされる。回転子３１４および回転子出力軸３６２が固定子３３４およびハウジング３７０に回転係止される態様でモータ３４０Ａが通電された場合、ハウジング３７０は回転子軸３６２の任意の回転とともに軸線３０３を中心に回転する。モータ３４０Ａが解放されると、固定子３３４を含むハウジング３７０は、基準構造体９に対する回転子３１４の回転とは無関係に、基準構造体９に対して軸線３０３を中心に回転することができる。
図６、図７および図１１に示すように、回転子３１４の回転子軸３６２は回転子アーム３１５に強固に連結され、枢動軸線３１６においてリンク機構３１７の第１の端部に連結される。この実施形態では、出力回転子軸３６２および回転子アーム３１５は、特殊形状の中実一体要素の部分である。しかし、代替として、かつ限定されるものではないが、このような要素は、互いに固定されたかまたはそうでなければ連結された別個の部品であってもよい。
図示の通り、回転子アーム３１５は、枢動軸線３１６を中心に配向されたクレビス型ピン３１５Ａを含むクレビス状端部を有する。リンク機構３１７は、回転子アーム３１５がピン継手連結部によってリンク機構３１７に枢動可能に連結される態様でクレビスピン３１５Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線３１６を中心に配向された対応する開口部３１７Ａを含む。枢動軸線３１６における回転子アーム３１５とリンク機構３１７との間の枢支連結部は、回転軸線３０３からある距離だけオフセットしている。
リンク機構３１７の他方端は同様に、枢動軸線３０１において出力ハブ１０に連結される。図示の通り、出力ハブ１０は、枢動軸線３０１を中心に配向されたクレビス型ピン４６Ａを含むクレビス状端部を有する連結アーム４６を含む。リンク機構３１７は、リンク機構３１７がピン継手連結部によって連結アーム４６に枢動可能に連結される態様でクレビスピン４６Ａを受け入れるように構成された、枢動軸線３０１を中心に配向された対応する開口部３１７Ｂを含む。枢動軸線３０１における出力ハブ１０とリンク機構３１７との間の枢支連結部は、出力軸線１１からある距離だけオフセットしている。したがって、リンク３０７は、回転子３０４の駆動アーム部分３０５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４５との間に枢動可能に連結されている。リンク３１７は、回転子３０４の駆動アーム部分３１５と出力ハブ１０の駆動アーム部分４６との間に枢動可能に連結されている。しかしこのような連結は、代替的に歯車連結、ベルト連結または他の類似の連結であってもよい。
図７に示すように、出力軸線１１と回転軸線３０３との間に延びる仮想線は駆動軸線３０８を画定する。枢動軸線３００と枢動軸線３０６との間に延びる仮想線は、リンク機構軸線３０９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構３０７と回転子アーム３０５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第１のリンク機構軸線３０９が第１の駆動軸線３０８と交差しないように配置される。枢動軸線３０１と枢動軸線３１６との間に延びる仮想線は、第２のリンク機構軸線３１９を画定する。図示の通り、出力ハブ１０とリンク機構３１７と回転子アーム３１５との間の連結部は、出力ハブ１０がアクチュエータシステム１５の回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に第２のリンク機構軸線３１９が第１の駆動軸線３０８と交差するように配置される。
通常の動作の下で、駆動モータ３４０Ｂをハウジング３７０において一時停止装置３４０Ａと組み合わせ、かつリンク機構システム１３と組み合わせた場合、一時停止装置３４０Ａはハウジング３７０と回転子軸３６２と回転子アーム３１５との間の回転位置を係止する。この構成では、モータ３４０Ｂおよび回転子３０４によって生成されたトルクは、リンク機構３０７および第１のリンク機構軸線３０９と、リンク機構３１７および第２のリンク機構軸線３１９とを介して伝達され、それによって、回転子３１４がハウジング３７０に対してシステムの回転運動の範囲内で回転するのを抑制された場合に出力軸線１１で合成される。駆動アクチュエータ３４０Ｂが停止するかまたは故障した場合、一時停止モータ３４０Ａは固定子３３４と回転子３１４との間の係止を解除し、ひいてはハウジング３７０と回転子軸３６２と回転子アーム３１５とを解放し、これによって回転子３１４が、ハウジング３７０に対して回転軸線３０３を中心に実質的に自由に回転することができ、出力ハブ１０が構造体９に対して回転運動の範囲内で出力軸線１１を中心に回転する場合に、第１のリンク機構３０７およびリンク機構軸線３０９と第２のリンク機構３１７およびリンク機構軸線３１９とが実質的に自由に移動し、モータ３４０Ｂが出力ハブ１０に対して有する任意の効果を有効に解除する。これにより、出力ハブ１０をアクチュエータ１０２および／またはアクチュエータ２０２によって駆動することができる。したがって、回避モードに移行してシステム１５において他のアクチュエータ１０２および／または２０２の動力下で自由に回転するように、駆動モータ３４０Ｂおよび一時停止モータ３４０Ａを制御することができる。駆動モータ３４０Ｂが故障すると、アクチュエータ３０２はアクチュエータシステム１５から作動的に脱落する。
図６に示すように、リンク機構システム１３は、出力ハブ１０とアクチュエータ１０２、２０２および３０２との間の剛性リンクおよび枢動継手のセットである。通常の動作の下で、出力ハブ１０を基準構造体９に対して軸線１１を中心に反時計回りに回転させるために、一時停止回転子１１４、２１４および３１４が係止され、回転式アクチュエータ１０２、２０２および３０２の駆動回転子１０４、２０４および３０４は時計回りに回転するように制御される。通常の動作の下で、出力ハブ１０を基準構造体９に対して軸線１１を中心に時計回りに回転させるために、一時停止回転子１１４、２１４および３１４が係止され、回転式アクチュエータ１０２、２０２および３０２の駆動回転子１０４、２０４および３０４は反時計回りに回転するように制御される。リンク機構システム１３では、駆動モータ１４０Ｂ、２４０Ｂおよび３４０Ｂの回転子１０４、２０４および３０４の回転トルクはそれぞれ、システムの回転運動の動作範囲内の軸線１１を中心に出力ハブ１０で合成される。
故障モードでは、駆動モータ１４０Ｂ、２４０Ｂおよび３４０Ｂのいずれかが故障した場合、それぞれの組み合わされた一時停止モータ１４０Ｂ、２４０Ｂまたは３４０Ｂは、回避モードに移行して、対象アクチュエータユニット１０２、２０２または３０２およびハウジング１７０、２７０または３７０の全てが、中央ハブ１０およびリンク機構１３を介して伝達される他方の駆動アクチュエータ１４０Ｂ、２４０Ｂおよび３４０Ｂの動力の下で、それぞれの軸線１０３、２０３または３０３を中心に自由に回転することができるように制御される。したがって、駆動モータ１４０Ｂ、２４０Ｂまたは３４０Ｂの回転子１０４、２０４または３０４のうちの１つ以上が、それぞれの第１のハウジング１７０、第２のハウジング２７０または第３のハウジング３７０に対してシステム１５の回転運動の範囲内でそれぞれの回転軸線１０３、２０３または３０３を中心に回転しない場合であっても、第１のアクチュエータ１０２、第２のアクチュエータ２０２または第３のアクチュエータ３０２のうちの１つを駆動して、出力ハブ１０を出力軸線１１を中心に選択的に回転させることができる。これにより三重の冗長性がもたらされる。
図１５および図１６は、従来のスワッシュプレート２２およびヘリコプタのマスト２４に取り付けられた従来の回転翼２３のピッチを制御するために使用されているアクチュエータシステム１５を示している。クランク１９のスプライン軸は、出力ハブ１０のスプライン穴４０に受け入れられる。同様にして、クランクアーム１９の端部はスワッシュプレートのプッシュロッド２１の一方端に枢動可能に連結され、プッシュロッド２１の他方端はスワッシュプレート２２に連結される。軸線１１を中心としたハブ１０の回転により、プッシュロッド２１が直線的に移動して従来のスワッシュプレート２２が制御され、それによって回転翼２３のピッチが制御される。上述したように、アクチュエータシステム１５は、スワッシュプレート２２の制御において三重の冗長性および故障または停止に対する耐性をもたらすが、これはこの飛行用途および他の飛行用途において重要である。
図１７および１８は、ヘリコプタのマスト４２４に取り付けられた従来の回転翼４２３Ａ、４２３Ｂおよび４２３Ｃのピッチをそれぞれ直接制御するために使用されている３つのアクチュエータシステム１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃを示している。翼４２３Ａ、４２３Ｂおよび４２３Ｃの内側端部の把持部４１９Ａ、４１９Ｂおよび４１９Ｃの各々は、それぞれ、アクチュエータシステム１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃの出力ハブ１０のスプライン穴４０に受け入れられるスプライン結合された内側軸を含む。軸線１１Ａを中心としたアクチュエータシステム１５Ａのハブ１０の回転により、翼４２３Ａが整列した翼の軸線１１Ａを中心に回転運動して翼４２３Ａのピッチが制御される。同様に、軸線１１Ｂを中心としたアクチュエータシステム１５Ｂのハブ１０の回転により、翼４２３Ｂが整列した翼の軸線１１Ｂを中心に回転運動して翼４２３Ｂのピッチが制御され、軸線１１Ｃを中心としたアクチュエータシステム１５Ｃのハブ１０の回転により、翼４２３Ｃが整列した翼の軸線１１Ｃを中心に回転運動して翼４２３Ｃのピッチが制御される。上述したように、アクチュエータシステム１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃの各々は、翼４２３Ａ、４２３Ｂおよび４２３Ｃのそれぞれの制御において三重の冗長性および故障または停止に対する耐性をもたらすが、これはこの飛行用途および他の飛行用途において重要である。
図１９〜図２１は、傾斜回転子２０の従来の回転ナセル５２３の傾斜を制御するために使用されているアクチュエータシステム１５を示している。図示の通り、アクチュエータシステム１５は傾斜回転子１０のウィング５２４に取り付けられている。回転ナセル５２３は、アクチュエータシステム１５の出力ハブ１０のスプライン穴４０に受け入れられるスプライン軸５２４を含む。軸線１１を中心としたアクチュエータシステム１５のハブ１０の回転により、回転ナセルが軸線１１を中心に回転して、回転ナセル５２３の傾斜および水平方向と垂直方向との間の翼５２６の回転面の角度が制御される。上述したように、アクチュエータシステム１５は、回転ナセル５２３の制御において三重の冗長性および故障または停止に対する耐性をもたらすが、これはこの飛行用途および他の飛行用途において重要である。
システム１５は、動力、命令またはフィードバックが生じなかった後であっても複数のレーンの出力を有する冗長作動システムを提供する。システム１５はまた、内部の機械的故障によって他のシステムにおいて出力が停止されるかまたは固定された後であっても、継続的な動力および出力動作を提供する。
開示された実施形態にいくつかの変更を加えることができる。限定ではなく例として、上述の機能性を有する追加のアクチュエータをシステムに追加して、さらなる冗長性を提供することができる。また、コントローラに有用なフィードバックを提供するために、位置センサ、レゾルバおよび／またはエンコーダをアクチュエータおよび／または他のリンク機構継手に追加することができる。例えば、図１および図１３に示すように、構造体１２に固定された固定子１７Ａおよび中央ハブ１０とともに回転する対向するロータ１７Ａを有するレゾルバ１７を、構造体１２の一端に設けて構造体１２に対するハブ１０の回転位置を決定することができる。さらに、レゾルバ１４７Ａ、２４７Ａおよび３４７Ａを、駆動モータ１４０Ａ、２４０Ａおよび３４０Ａに含めて、コントローラからの入力命令に基づいて回転子１０４、２０４および３０４のそれぞれの位置の方向を転換することができる。レゾルバ１４７Ｂ、２４７Ｂおよび３４７Ｂを、一時停止モータ１４０Ｂ、２４０Ｂおよび３４０Ｂにそれぞれ含めて、このような一時停止装置の状態を監視することができる。さらに、追加のトルクセンサ、位置センサおよび／または回転速度計を、リンク機構システム１３の各アクチュエータ出力および／または任意の他のリンク継手に追加してさらなるフィードバックを提供することができる。
したがって、アクチュエータシステムの現在好ましい形態を示して記載し、いくつかの変更を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく様々な追加の変更を行うことができることを容易に理解するであろう。

Claims (35)

  1. 回転式アクチュエータアセンブリであって、
    構造体に対して回転出力軸線を中心に限られた範囲の回転運動を被駆動体に与えるように構成された出力部材、
    第１の副回転軸線と第１の副アクチュエータハウジングとを有する第１の副アクチュエータであって、前記第１の副アクチュエータハウジングが前記構造体に対して前記第１の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転する、第１の副アクチュエータ、
    第１の固定子要素と、前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第１の回転子とを含む前記第１の副アクチュエータ、
    前記出力軸線と前記第１の副回転軸線との間に延びる仮想線によって画定される第１の駆動軸線、
    前記第１の回転子に連結されかつ第１の部材枢動軸線を有する第１の部材であって、前記第１の部材枢動軸線が前記第１の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第１の部材、
    前記第１の部材枢動軸線において前記第１の部材に連結され、かつ第１の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第１のリンク機構であって、前記第１の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第１のリンク機構、
    前記第１の出力枢動軸線と前記第１の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第１のリンク機構軸線を有する、前記第１のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第１のリンク機構軸線が前記第１の駆動軸線と交差しないように構成された、前記出力部材、前記第１の副アクチュエータの前記第１の部材、および前記第１の副アクチュエータの前記第１のリンク機構、
    第２の固定子要素と、前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第２の回転子とを含む前記第１の副アクチュエータ、
    前記第２の回転子に連結されかつ第２の部材枢動軸線を有する第２の部材であって、前記第２の部材枢動軸線が前記第１の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第２の部材、
    前記第２の部材枢動軸線において前記第２の部材に連結され、かつ第２の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第２のリンク機構であって、前記第２の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第２のリンク機構、
    前記第２の出力枢動軸線と前記第２の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第２のリンク機構軸線を有する、前記第２のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第２のリンク機構軸線が前記第１の駆動軸線と交差するように構成された、前記出力部材、前記第１の副アクチュエータの前記第２の部材、および前記第１の副アクチュエータの前記第２のリンク機構、
    前記第１の回転子によって生成されたトルクが、前記第１のリンク機構軸線および前記第２のリンク機構軸線を介して伝達され、それにより、前記第２の回転子が前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記回転運動の範囲内で回転するのを抑制されたとき前記トルクが前記出力軸線で合成されること、
    前記第２の回転子は、前記第１の回転子が前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に回転しない場合に、前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転することができるように選択的に解放されてもよく、それにより、前記出力部材が前記構造体に対して前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第１のリンク機構軸線および前記第２のリンク機構軸線が実質的に自由に移動すること、
    第２の副回転軸線と第２の副アクチュエータハウジングとを有する第２の副アクチュエータであって、前記第２の副アクチュエータハウジングが前記構造体に対して前記第２の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転する、第２の副アクチュエータ、
    第３の固定子要素と、前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第３の回転子とを含む前記第２の副アクチュエータ、
    前記出力軸線と前記第２の副回転軸線との間に延びる仮想線によって画定される第２の駆動軸線、
    前記第３の回転子に連結されかつ第３の部材枢動軸線を有する第３の部材であって、前記第３の部材枢動軸線が前記第２の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第３の部材、
    前記第３の部材枢動軸線において前記第３の部材に連結され、かつ第３の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第３のリンク機構であって、前記第３の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第３のリンク機構、
    前記第３の出力枢動軸線と前記第３の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第３のリンク機構軸線を有する、前記第３のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力を中心に回転する場合に前記第３のリンク機構軸線が前記第２の駆動軸線と交差しないように構成された、前記出力部材、前記第２の副アクチュエータの前記第３の部材、および前記第２の副アクチュエータの前記第３のリンク機構、
    第４の固定子要素と、前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第４の回転子とを含む前記第２の副アクチュエータ、
    前記第４の回転子に連結されかつ第４の部材枢動軸線を有する第４の部材であって、前記第４の部材枢動軸線が前記第２の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第４の部材、
    前記第４の部材枢動軸線において前記第４の部材に連結され、かつ第４の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第４のリンク機構であって、前記第４の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第４のリンク機構、
    前記第４の出力枢動軸線と前記第４の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第４のリンク機構軸線を有する、前記第４のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第４のリンク機構軸線が前記第２の駆動軸線と交差するように構成された、前記出力部材、前記第２の副アクチュエータの前記第４の部材、および前記第２の副アクチュエータの前記第４のリンク機構、
    前記第３の回転子によって生成されたトルクが、前記第３のリンク機構軸線および前記第４のリンク機構軸線を介して伝達され、それにより、前記第４の回転子が前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記回転運動の範囲内で回転するのを抑制されたとき前記トルクが前記出力軸線で合成されること、
    前記第４の回転子は、前記第３の回転子が前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に回転しない場合に、前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転することができるように選択的に解放されてもよく、それにより、前記出力部材が前記構造体に対して前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第３のリンク機構軸線および前記第４のリンク機構軸線が実質的に自由に移動すること、および
    前記第１の副アクチュエータまたは前記第２の副アクチュエータの一方は、前記第１の副アクチュエータおよび前記第２の副アクチュエータの他方の前記第１の回転子または前記第３の回転子が前記各第１の副アクチュエータハウジングまたは前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記回転運動の範囲内で前記各第１の副回転軸線または前記第２の副回転軸線を中心に回転しない場合に、前記出力軸線を中心に前記出力部材を選択的に回転させるように駆動されてもよいこと
    を含む、回転式アクチュエータアセンブリ。
  2. 第３の副回転軸線と第３の副アクチュエータハウジングとを有する第３の副アクチュエータであって、前記第３の副アクチュエータハウジングが前記構造体に対して前記第３の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転する、第３の副アクチュエータ、
    第５の固定子要素と、前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第３の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第５の回転子とを含む前記第３の副アクチュエータ、
    前記出力軸線と前記第３の副回転軸線との間に延びる仮想線によって画定される第３の駆動軸線、
    前記第５の回転子に連結されかつ第５の部材枢動軸線を有する第５の部材であって、前記第５の部材枢動軸線が前記第３の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第５の部材、
    前記第５の部材枢動軸線において前記第５の部材に連結され、かつ第５の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第５のリンク機構であって、前記第５の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第５のリンク機構、
    前記第５の出力枢動軸線と前記第５の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第５のリンク機構軸線を有する、前記第５のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力を中心に回転する場合に前記第５のリンク機構軸線が前記第３の駆動軸線と交差しないように構成された、前記出力部材、前記第３の副アクチュエータの前記第５の部材、および前記第３の副アクチュエータの前記第５のリンク機構、
    第６の固定子要素と、前記第３の副アクチュエータハウジングに対して前記第３の副回転軸線を中心に選択的に回転するように構成された第６の回転子とを含む前記第３の副アクチュエータ、
    前記第６の回転子に連結されかつ第６の部材枢動軸線を有する第６の部材であって、前記第６の部材枢動軸線が前記第３の副回転軸線からある距離だけオフセットしている、第６の部材、
    前記第６の部材枢動軸線において前記第６の部材に連結され、かつ第６の出力枢動軸線において前記出力部材に連結される第６のリンク機構であって、前記第６の出力枢動軸線が前記出力軸線からある距離だけオフセットしている、第６のリンク機構、
    前記第６の出力枢動軸線と前記第６の部材枢動軸線との間に延びる仮想線によって画定される第６のリンク機構軸線を有する、前記第６のリンク機構、
    前記出力部材が前記回転運動の範囲内で前記出力を中心に回転する場合に前記第６のリンク機構軸線が前記第３の駆動軸線と交差するように構成された、前記出力部材、前記第３の副アクチュエータの前記第６の部材、および前記第３の副アクチュエータの前記第６のリンク機構、
    前記第５の回転子によって生成されたトルクが、前記第５のリンク機構軸線および前記第６のリンク機構軸線を介して伝達され、それにより、前記第６のモータが前記第３の副アクチュエータハウジングに対して前記回転運動の範囲内で回転するのを抑制されたとき前記トルクが前記出力軸線で合成されること、
    前記第６の回転子は、前記第５の回転子が前記第３の副アクチュエータハウジングに対して前記第３の副回転軸線を中心に回転しない場合に、前記第３の副アクチュエータハウジングに対して前記第３の副回転軸線を中心に実質的に自由に回転することができるように選択的に解放されてもよく、それにより、前記出力部材が前記構造体に対して前記回転運動の範囲内で前記出力軸線を中心に回転する場合に前記第５のリンク機構軸線および前記第６のリンク機構軸線が実質的に自由に移動すること、および
    前記第１の副アクチュエータ、前記第２の副アクチュエータまたは前記第３の副アクチュエータのうちの１つは、前記第１の副アクチュエータ、前記第２の副アクチュエータまたは前記第３の副アクチュエータのうちの他方の前記第１の回転子、前記第３の回転子または前記第５の回転子のうちの１つ以上が、前記各第１の副アクチュエータハウジング、前記第２の副アクチュエータハウジングまたは前記第３の副アクチュエータハウジングに対して前記回転運動の範囲内で前記各第１の副回転軸線、前記第２の副回転軸線および前記第３の副回転軸線を中心に回転しない場合に、前記出力軸線を中心に前記出力部材を選択的に回転させるために駆動されてもよいこと
    をさらに含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータアセンブリ。
  3. 前記被駆動体が、ヘリコプタのスワッシュプレートを含み、前記出力部材が、プッシュロッドを介して前記スワッシュプレートに連結される、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  4. 前記出力部材と前記プッシュロッドとの間にクランクを含む、請求項３に記載の回転式アクチュエータシステム。
  5. 前記被駆動体がヘリコプタの回転翼を含み、前記出力部材が前記回転翼に連結され、かつ前記回転翼のピッチ角を制御するように構成されている、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  6. 前記出力部材と前記回転翼との間に把持部を含む、請求項５に記載の回転式アクチュエータシステム。
  7. 前記被駆動体が航空機飛行制御面を含み、前記出力部材がトルク管を介して前記飛行制御面に連結される、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  8. 前記飛行制御面が、昇降舵、方向舵、補助翼、フラップ、スラット、スポイラ、およびヘリコプタの全可動尾翼からなる群から選択される、請求項７に記載の回転式アクチュエータシステム。
  9. 前記被駆動体が、傾斜回転子の回転ナセルを含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  10. 前記運動の範囲が、前記回転出力軸線を中心に約９０度以下である、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  11. 前記第１の副回転軸線、前記第２の副回転軸線および前記回転出力軸線が略平行である、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  12. 前記第１の副回転軸線、前記第２の副回転軸線、前記回転出力軸線、前記第１の部材枢動軸線、前記第２の部材枢動軸線、前記第３の部材枢動軸線、前記第４の部材枢動軸線、前記第１の出力枢動軸線、前記第２の出力枢動軸線、前記第３の出力枢動軸線および前記第４の出力枢動軸線が、全て略平行である、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  13. 前記第１の固定子要素および前記第２の固定子要素が締り嵌めによって前記第１の副アクチュエータハウジングに固定され、前記第３の固定子要素および前記第４の固定子要素が締り嵌めによって前記第２の副アクチュエータハウジングに固定される、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  14. 前記第１の回転子および前記第１の固定子が、前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に前記第１の回転子を駆動するように構成されたブラシレスＤＣ永久磁石モータを含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  15. 前記第３の回転子および前記第３の固定子が、前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に前記第３の回転子を駆動するように構成されたブラシレスＤＣ永久磁石モータを含む、請求項１４に記載の回転式アクチュエータシステム。
  16. 前記第２のロータと前記第２の固定子は、前記第２の回転子が前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に回転することを選択的に抑制するように構成された電磁気抵抗保持装置であって、前記第２の回転子を選択的に解放するようにさらに構成され、それにより前記第２の回転子が前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第１の副回転軸線を中心に前記回転運動の範囲内で実質的に自由に回転する、電磁気抵抗保持装置を含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  17. 前記第４のロータと前記第４の固定子は、前記第４の回転子が前記第２の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に前記回転運動の範囲内で回転することを選択的に抑制するように構成された電磁気抵抗保持装置であって、前記第４の回転子を選択的に解放するようにさらに構成され、それにより前記第４の回転子が前記第１の副アクチュエータハウジングに対して前記第２の副回転軸線を中心に前記回転運動の範囲内で実質的に自由に回転する、電磁気抵抗保持装置を含む、請求項１６に記載の回転式アクチュエータシステム。
  18. 前記第１の回転子が、第１の入力回転子軸と、第１の出力回転子軸と、前記第１の入力回転子軸と前記第１の出力回転子軸との間の第１の歯車列とを含み、前記第３の回転子が、第３の入力回転子軸と、第３の出力回転子軸と、前記第３の入力回転子軸と前記第３の出力回転子軸との間の第３の歯車列とを含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  19. 前記第１の歯車列および前期第３の歯車列は、各々が多段遊星歯車を含む、請求項１８に記載の回転式アクチュエータシステム。
  20. 前記第２の回転子が、第２の入力回転子軸と、第２の出力回転子軸と、前記第２の入力回転子軸と前記第２の出力回転子軸との間の第２の歯車列とを含み、前記第４の回転子が、第４の入力回転子軸と、第４の出力回転子軸と、前記第４の入力回転子軸と前記第４の出力回転子軸との間の第４の歯車列とを含む、請求項１８に記載の回転式アクチュエータシステム。
  21. 前記第１の部材および前記第１の回転子が、第１の特殊形状の中実一体要素の部分であり、前記第２の部材および前記第２の回転子が、第２の特殊形状の中実一体要素の部分である、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  22. 前記第１の部材、前記第２の部材、前記第３の部材および前記第４の部材の各々が、それぞれの前記第１の部材枢動軸線、前記第２の部材枢動軸線、前記第３の部材枢動軸線および前記第４の部材枢動軸線を中心に配向されたクレビス型ピンを含むクレビス状端部を含み、それぞれの前記第１のリンク機構、前記第２のリンク機構、前記第３のリンク機構および前記第４のリンク機構の各々が、それぞれの前記クレビスピンを受け入れるように構成された、それぞれの前記第１の部材枢動軸線、前記第２の部材枢動軸線、前記第３の部材枢動軸線および前記第４の部材枢動軸線を中心に配向された対応する開口部を含み、それぞれの前記第１の部材、前記第２の部材、前記第３の部材および前記第４の部材が、前記各ピン継手連結部を介してそれぞれの前記第１のリンク機構、前記第２のリンク機構、前記第３のリンク機構および前記第４のリンク機構に枢動可能に連結される、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  23. 前記出力部材が、第１の連結アーム、第２の連結アーム、第３の連結アームおよび第４の連結アームを有する中央ハブを含み、前記第１の連結アーム、前記第２の連結アーム、前記第３の連結アームおよび前記第４の連結アームの各々が、それぞれの前記第１の出力枢動軸線、前記第２の出力枢動軸線、前記第３の出力枢動軸線および前記第４の出力枢動軸線を中心に配向されたクレビス型ピンを含むクレビス状端部を含み、それぞれの前記第１のリンク機構、前記第２のリンク機構、前記第３のリンク機構および前記第４のリンク機構の各々が、それぞれの前記クレビスピンを受け入れるように構成された、それぞれの前記第１の出力枢動軸線、前記第２の出力枢動軸線、前記第３の出力枢動軸線および前記第４の出力枢動軸線を中心に配向された対応する開口部を含み、それぞれの前記第１のリンク機構、前記第２のリンク機構、前記第３のリンク機構および前記第４のリンク機構が、前記各ピン継手連結部を介して前記出力部材のそれぞれの前記第１の連結アーム、前記第２の連結アーム、前記第３の連結アームおよび前記第４の連結アームに枢動可能に連結される、請求項２２に記載の回転式アクチュエータシステム。
  24. 前記第１のリンク機構、前記第２のリンク機構、前記第３のリンク機構および前記第４のリンク機構の各々が、単一のバーリンク機構を含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  25. 前記出力部材が円筒状の中空軸を含み、前記構造体が、前記出力軸線を中心に配向され、かつ前記出力部材の前記軸を受け入れるように構成された開口部を有する中央カラーを含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  26. 前記構造体が、前記中央カラーから径方向に延在する第１のストロングバックアームと、前記中央カラーから径方向に延在する第２のストロングバックアームとを含む、請求項２５に記載の回転式アクチュエータシステム。
  27. 前記第１のストロングバックアームは、前記第１の副アクチュエータの前記第１の副アクチュエータハウジングが前記第１のストロングバックアームに対して前記第１の副回転軸線を中心に回転可能であるように、前記第１の副アクチュエータを支持するように構成され、前記第２のストロングバックアームは、前記第２の副アクチュエータの前記第２の副アクチュエータハウジングが前記第２のストロングバックアームに対して前記第２の副回転軸線を中心に回転可能であるように、前記第２の副アクチュエータを支持するように構成される、請求項２６に記載の回転式アクチュエータシステム。
  28. 前記第１のストロングバックアームが、前記第１の副アクチュエータの前記第１の副アクチュエータハウジングを受け入れるように構成された前記第１の副回転軸線を中心に配向された開口部を含み、前記第２のストロングバックアームが、前記第２の副アクチュエータの前記第２の副アクチュエータハウジングを受け入れるように構成された前記第２の副回転軸線を中心に配向された開口部を含む、請求項２７に記載の回転式アクチュエータシステム。
  29. 前記第１のストロングバックアームが、前記中央カラーに枢動可能に連結され、かつ前記第１のストロングバックアームおよび前記構造体の両方に連結されたキックリンクをさらに含む、請求項２８に記載の回転式アクチュエータシステム。
  30. 前記中央カラーが航空機の胴体に固定される、請求項２８に記載の回転式アクチュエータシステム。
  31. 前記中央カラー、前記第１のストロングバックアームおよび前記第２のストロングバックアームが、第１の中実一体部材を含む、請求項２６に記載の回転式アクチュエータシステム。
  32. 前記第１の中実一体部材に平行な第２の中実一体部材を含む第２の中央カラー、第３のストロングバックアームおよび第４のストロングバックアームを含む、請求項３１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  33. 前記故障が、機械的停止、電気モータの故障または電力の損失を含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
  34. 前記第１の副回転軸線、前記第２の副回転軸線および前記第３の副回転軸線が、前記回転出力軸線を中心軸とする円の周りに周方向に離間している、請求項２に記載のアクチュエータシステム。
  35. 前記第２の固定子要素および前記第２の回転子が、解放可能なブレーキを含む、請求項１に記載の回転式アクチュエータシステム。
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