JP6695664B2 - 機械式フィードバックアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、機械式フィードバックアクチュエータに関し、より具体的には、機械式フィードバックアクチュエータのシザー（scissor）機構のためのばねとダンパとからなる構成に関する。

機械式フィードバックアクチュエータは、たとえ電力が失われた場合でも制御フィードバックがもたらされなければならない用途において使用可能である。例えば、液体燃料ロケットエンジンが、多くの場合にジンバル（gimbal）によって宇宙船に取り付けられ、ジンバルは、エンジンの向きを変え、宇宙船に進行方向の制御をもたらすことを可能にする。宇宙船の機上において電力が失われる場合に、航空機が真っ直ぐ前方へと飛行するように、液体エンジンが自動的に中立位置に戻ることが望ましいかもしれない。

機械式フィードバックアクチュエータは、アクチュエータ（例えば、ピストン）とアクチュエータのためのコントローラーとの間に機械的なリンク機構を備えることができる。アクチュエータに接触した機械的なリンク機構の第1の端部がアクチュエータの運動に応答して移動するとき、コントローラーに接触した機械的なリンク機構の第2の端部も、移動することができる。機械的なリンク機構の第2の端部の移動が、コントローラーの構成要素を動かして、アクチュエータの制御のためのフィードバックをもたらすことができる。例えば、コントローラーは、弁を開いて加圧された油圧流体を送ることで、アクチュエータを1インチだけ変位させることができる。アクチュエータが1インチの変位に達するとき、機械的なリンク機構の第2の端部の対応する移動が、弁を閉じる力を作用させることにより、アクチュエータを1インチの変位において停止させることができる。

機械式のフィードバックをもたらすために、機械的なリンク機構を、アクチュエータに接触した状態に保つ必要がある。多くの場合、機械的なリンク機構をアクチュエータのフィードバック表面（例えば、カム面）に押し付ける力をもたらすために、ばねが使用される。しかしながら、ばねは、共振の影響を受けやすい可能性がある。より具体的には、強い振動によって、ばねに共振周波数での振動が引き起こされ、結果として機械的なリンク機構に加えられる力が減少し、機械的なリンク機構がアクチュエータとの接触を失う可能性がある。そのような場合、機械的なリンク機構は、誤ったアクチュエータ位置をコントローラーに伝えることになりかねない。

一実施形態によれば、機械式フィードバックアクチュエータは、可動アクチュエータと、可動アクチュエータの動きを制御するように構成されたコントローラーとを備えることができる。可動アクチュエータは、可動アクチュエータと一緒に移動することができるカム面を備えることができる。更に、機械式フィードバックアクチュエータは、カム面に接触させて配置される機械的なフィードバックリンク機構を備えることができる。機械的なフィードバックリンク機構は、可動アクチュエータ及びカム面の動きに応答してコントローラーに対して動くことができる。コントローラーに対する機械的なフィードバックリンク機構の位置が、可動アクチュエータの位置をコントローラーに知らせることができる。機械式フィードバックアクチュエータは、機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置される少なくとも1つのばねを備えることができる。少なくとも1つのばねは、機械的なフィードバックリンク機構にカム面に向かう付勢力を作用させることができる。機械式フィードバックアクチュエータは、機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置され、機械的なフィードバックリンク機構に減衰力を作用させる少なくとも1つのダンパを備えることができる。

一実施形態によれば、サーボアクチュエータが、油圧アクチュエータと、制御信号を出力するように構成されたコントローラーと、油圧アクチュエータに油圧に関して連通した電気油圧サーボ弁とを備えることができる。電気油圧サーボ弁は、コントローラーに連絡でき、サーボ弁への制御信号が、油圧流体を前記油圧アクチュエータへと導いて油圧アクチュエータを作動させる。更にサーボアクチュエータは、油圧アクチュエータに接触させて配置される機械的なフィードバック部材を備えることができる。機械的なフィードバック部材は、油圧アクチュエータの動きに応答して電気油圧サーボ弁に対して移動する。電気油圧サーボ弁に対する機械的なフィードバック部材の位置が、油圧アクチュエータの位置を電気油圧サーボ弁に知らせることができる。更にサーボアクチュエータは、機械的なフィードバック部材に接触させて配置され、機械的なフィードバック部材に油圧アクチュエータへと向かう付勢力を作用させる少なくとも1つのばねを備えることができる。更にサーボアクチュエータは、機械的なフィードバック部材に接触させて配置され、機械的なフィードバック部材に減衰力を作用させる少なくとも1つのダンパを備えることができる。

一実施形態によれば、アクチュエータとコントローラーとの間に機械的なフィードバックをもたらすためのシザーリンク機構が、第1の端部と、第2の端部と、第1の端部と第2の端部との間に配置された第1のピボットとを備える第1の細長い部材を備えることができる。更にシザーリンク機構は、第3の端部と、第4の端部と、第3の端部と第4の端部との間に配置された第2のピボットとを備える第2の細長い部材を備えることができる。第1のピボット及び第2のピボットは、互いに同軸であり、第1の細長い部材及び第2の細長い部材は、それぞれのピボットを中心にして互いに対して枢動する。シザーリンク機構は、第1の細長い部材と第2の細長い部材との間に配置される少なくとも1つのばねを備えることができ、この少なくとも1つのばねは、第1の細長い部材の第1の端部と第1のピボットとの間及び第2の細長い部材の第3の端部と第2のピボットとの間に配置され、第1の端部及び第3の端部を互いから離れるように押す力を作用させる。更にシザーリンク機構は、第1の細長い部材と第2の細長い部材との間に配置される少なくとも1つのダンパを備えることができ、この少なくとも1つのダンパは、第1の細長い部材の第1の端部と第1のピボットとの間及び第2の細長い部材の第3の端部と第2のピボットとの間に配置される。

液体燃料ロケットエンジンの概略の側面図である。 油圧機械式サーボアクチュエータの概略図である。 スペースシャトルの図である。 スペースローンチシステムの図である。 油圧機械式サーボアクチュエータにおいて用いられるシザーリンク機構の側面図であり、シザーリンク機構は、3つのばね及びダンパ（一部分が透視図で示されている）を備えている。 図4Aのシザーリンクのためのばね及びダンパの側面断面図である。

図1は、液体ロケットエンジン102の概略図である。エンジン102は、液体燃料を燃焼室及びノズル104に送る種々の機構108（例えば、ポンプなど）を備える。燃焼した燃料は、ノズル104の出口106を通ってエンジン102から流出する。エンジン102は、ジンバル及びアクチュエータ112及び114によってロケットのフレーム110に接続される。アクチュエータ112及び114は、ジンバル上の2つの軸線を中心にしてエンジン102をフレーム110に対して枢動させることを可能にする。第1のアクチュエータ112は、シリンダ124に対して伸縮自在に移動することができるピストン120を備える。アクチュエータ112は、第1のピボット118によってエンジン102に接続され、第2のピボット116によってフレーム110に接続される。したがって、シリンダ124に対するピストン120の移動によって、エンジン102が第1の軸線を中心にしてフレーム110に対して枢動する。第2のアクチュエータ114は、シリンダ128に対して伸縮自在に移動する第2のピストン126を備える。アクチュエータ114は、第1のピボット130によってエンジン102に接続され、第2のピボット122によってフレーム110に接続される。したがって、シリンダ128に対するピストン126の移動によって、エンジン102が第2の軸線（第1の軸線に対して垂直）を中心にしてフレーム110に対して枢動する。

高い信頼性が重要である環境において、制御用の機械的なフィードバックをもたらすことができるアクチュエータは、電力に頼るフィードバックシステム（例えば、センサを使用して位置を検出する）よりも好ましいかもしれない。例えば、液体燃料ロケットエンジンは、電力喪失の事象においてエンジンが自動的に中立位置に戻ることを可能にする機械式のフィードバックを備えるアクチュエータを使用することができる。図2が、液体燃料ロケットエンジンにおいて使用することができる機械式フィードバックアクチュエータ200の概略図である。機械式フィードバックアクチュエータ200は、シリンダ208の内側のピストン210を備える。ピストン210は、第1のピボット202に接続された接続棒206に接続されている。第2のピボット204を、シリンダ208に接続することができる。ピストン210（及び、接続棒206）は、シリンダ内のチャンバ212及び214に油圧流体（或いは、同様のもの）を選択的に出し入れすることにより、シリンダ208に対して伸縮自在に移動することができる。例えば、ピストン210及び接続棒206を矢印Dの方向に移動させるために、油圧流体をチャンバ212に送り込み、チャンバ214から取り出すことができる。

シリンダ208のチャンバ212及び214への油圧流体の送り込みは、出力弁232を備えるアクチュエータコントローラー220によって制御される。出力弁232は、油圧源Pをチャンバ212又はチャンバ214に選択的に連通させることができるように、矢印Gの方向（又は、反対の方向）にスライドすることができる。同様に、出力弁232の移動は、他方のチャンバ212及び214を油圧の戻りRに連通させる。出力弁232の移動は、1つ以上のサーボ弁222によって制御される。出力弁232の制御に冗長性をもたらすために、複数のサーボ弁222を使用することができる。

通常の動作のもとで、各々のサーボ弁222の動作は、電気信号によって制御される。各々のサーボ弁222は、トルクモーター224を備えることができる。トルクモーター224内の電機子226を矢印Aによって示されるように（或いは、反対の方向に）磁石に対してねじるために、電流を加えることができる。電機子226がねじれることで、可撓スリーブ228が、矢印Bの方向へと（或いは、電流の方向に応じて反対の方向へと）横方向に移動する。可撓スリーブ228の横方向の移動により、弁230が開かれ、油圧源P及び油圧の戻りRとサーボ弁222との間の連通がもたらされる。サーボ弁222は、出力弁232を矢印Gの方向に移動させるように出力弁232の面へと油圧をもたらすために、矢印Bの方向（又は、反対の方向）に移動することもできる。

機械式フィードバックアクチュエータ200は、アクチュエータコントローラー220に機械的なフィードバックをもたらすことができる。ピストン210を、内向きの円錐面262を備えている内側円錐カム260に結合させることができる。円錐カム260は、シリンダ208に対してピストン210と一緒に（矢印Hの方向に）移動可能である。シザーリンク機構242を、第1の端部が円錐カム260の内部に位置するように配置することができる。シザーリンク機構242は、第1の細長い部材246と、第2の細長い部材248とを備えることができる。シザーリンク機構242の第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248のそれぞれの第1の端部のローラー250及び252が、シザーリンク機構242の第1の端部に対する円錐カム260の平行移動を可能にすることができる。ばね254が、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第1の端部を互いに離れる方向に押している。第2の細長い部材248の第2の端部は、アンカ（例えば、第2のピボット204に対して固定される）を中心にして枢動することができる。第1の細長い部材246の第2の端部を、第1のフィードバックリンク258に接続することができる。

ピストン210及び円錐カム260がシザーリンク機構242に対して移動するとき、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第1の端部は、互いへと向かい、或いは互いから離れるように、矢印Eの方向に移動する。第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第2の端部は、反対方向に移動する。例えば、ピストン210及び円錐カム260が矢印D及びHの方向に移動する場合、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第1の端部は、互いから離れるように矢印Eの方向に移動する。同時に、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第2の端部は、互いに向かって移動する。上述のように、第2の細長い部材248の第2の端部を、アンカ256によって動かぬように固定することができる。換言すると、第2の細長い部材248の第2の端部は、アンカ256を中心強いて枢動可能であるが、アンカ256に対して平行移動することはできない。したがって、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第2の端部の間のあらゆる運動は、第1のフィードバックリンク258に伝達される。更に上記の例を続けると、互いへと向かう第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248の第2の端部の運動は、フィードバックリンクを矢印Fの方向に移動させる。

第1のフィードバックリンク258の移動を、第2のフィードバックリンク240に伝えることができる。第2のフィードバックリンク240を、アンカ272に枢動可能に接続することができ、したがって第2のフィードバックリンク240の移動を、フィードバックロッド265に伝えることができる。フィードバックロッド265を、各々のサーボ弁222のフィードバックワイヤ266を押すことができるばね264に接続することができる。更なるばね268を、固定されたアンカ270に接続することができる。更なるばね268は、フィードバックロッド265を中立位置に移動させようとする付勢力をもたらすことができる。フィードバックワイヤ266を、可撓スリーブ228に接続することができる。上述のように、各々のサーボ弁222の電機子226に電流を加えることで、電機子226を矢印Aの方向に傾けることができる。種々の実施形態において、特定の偏向（最終的には、ピストン210の移動）をもたらすために、所定の大きさの電流又は電圧を電機子226に印加することができる。例えば、電機子226に印加される1ボルトが、（中立位置からの）ピストン210の1インチの変位をもたらすことができ、電機子226に印加される2ボルトが、ピストン210の2インチの変位をもたらすことができる、などである。ばね264は、電機子226に作用する電磁力を打ち消すことができる力を、フィードバックワイヤ266に加え、最終的には可撓スリーブ228に加える。更にこの例を続けると、ピストン210が1インチの変位を達成するとき、結果としてのシザーリンク機構242、第1のフィードバックリンク258、及び第2のフィードバックリンク240の移動が、可撓スリーブ228に作用する電機子226からの電磁力を打ち消すばね264の移動及びばね力をもたらす。結果として、サーボ弁222が閉じ、シリンダ208のチャンバ212及び214への油圧流体の流れ並びにシリンダ208のチャンバ212及び214からの油圧流体の流れが停止する。

ピストン210を変位させた電気信号が電機子226から取り除かれると（例えば、主コントローラーがピストン210を中立位置にすることを望む場合や、コントローラーが電力を失う場合など）、ばね264が、フィードバックワイヤ266及び可撓スリーブ228を反対方向（矢印Cの方向）に押し、油圧流体を反対向きに流してピストン210を再び中立位置に移動させる。

上述のように、ばね254は、ローラー250及び252が円錐カム260の円錐面262に常に接触しているように、第1の細長い部材246及び第2の細長い部材248を外側へと押す。ここで図3A及び図3Bを参照すると、比較的低振動の環境において、ばね254は、ローラー250及び252と円錐カム260の円錐面262との間の接触をもたらすために充分であるかもしれない。例えば、図3Aは、発射に向けた構成のスペースシャトル300の正面図である。スペースシャトル300は、図1に示したエンジン102と同様の3つの液体ロケットエンジンと、2つの固体ロケットブースタ304とを備えている。図3Aに見られるとおり、スペースシャトル300の液体燃料エンジン302は、固体ロケットブースタエンジン304よりもはるかに上方に配置されている。結果として、液体燃料エンジン302は、固体ロケットブースタエンジン304を出る排気ガスによって引き起こされる振動を、比較的わずかしか被らない。他の用途においては、そのような液体燃料エンジンが、より激しい振動に曝される可能性がある。例えば、図3Bは、Boeing Corporationによって開発されているスペースローンチシステム（SLS）310を示している。SLS 310においては、液体燃料エンジン302’及び固体ロケットブースタエンジン304’が、互いに整列している。結果として、液体燃料エンジン302’は、固体ロケットブースタ304’からの著しい振動に曝される可能性がある。そのような高水準の振動は、シザーリンク機構242のばね254の調和振動を引き起こす可能性がある。そのような調和振動により、シザーリンク機構242のローラー250及び252が、円錐カム260の円錐面262との接触を失う可能性がある。結果として、機械式フィードバックアクチュエータ200が、ピストン210の制御のためのフィードバックを受け取ることができず、エンジン102の制御の逸脱につながる可能性がある。

図4A及び図4Bは、SLS 310用の液体燃料エンジン302’の環境など、高振動の環境において使用するためのシザーリンク機構400の実施形態を示している。シザーリンク機構は、ピボット406を中心にして互いに対して枢動することができる第1の細長い部材402及び第2の細長い部材404を備えている。第1の細長い部材402は、円錐カム260と相互作用することができるローラー408を備える。同様に、第2の細長い部材404は、円錐カム260と相互作用することができるローラー408を備える。第1の細長い部材402及び第2の細長い部材404は、1つ以上のばね／ダンパユニット414を収容することができる内部空間410を定めることができる。内部空間410は、ばね／ダンパユニット414の端部を保持する凹所412を含むことができる。

図4Bは、シザーリンク機構400において使用するためのばね／ダンパユニット414ノブ分断面図を示している。ばね／ダンパユニット414は、第1の本体416及び第2の本体418を備えることができる。第1の本体416は、第1の細長い部材402又は第2の細長い部材404の凹所412と取り合うことができる端部422を備えることができる。同様に、第2の本体418は、第1の細長い部材402又は第2の細長い部材404の凹所412と取り合うことができる端部428を備えることができる。第1の本体416は、リップ424及び座426を備えることができ、第2の本体418は、リップ430及び座432を備えることができる。ばね420を、座426及び432に当接させ、座426及び432によって保持することができる。接続棒434を、第1の本体416から延伸し、ピストン436で終わらせることができる。ピストン436及び接続棒434の一部分を、第2の本体418内に配置することができる。第2の本体418は、ピストン436が移動することができる空隙部438及び440を定めることができる。空隙部438、440を、ピストン436の移動に抵抗する流体（例えば、減衰用の油）で満たすことができる。ピストン436は、ピストンが空隙部438及び440内を移動するときに減衰用の流体を通過させることができる1つ以上のオリフィス442を備えることができる。例えば、図4Bは、オリフィスを、ピストン436と空隙部438及び440の壁との環状のオリフィスとして例示している。

一実施形態において、ばね420は、2分の1インチの外径を有することができ、線径は、0.047インチであってよい。ばね420は、1.125インチの自由長を有することができ、座426及び432の間に設置されたときに、1インチの設置時長さを有することができる。ばね420のばねレートは、7.46ポンド／インチであってよい。種々の他の実施形態において、ばね420は、別の寸法及び／又はばねレートを有することができる。

一実施形態において、ピストン436は、0.1875インチの直径を有することができる。ピストン436は、0.03125インチの直径をそれぞれ有する2つの開口を定めることができる。ピストン436は、1.12インチという空隙部438及び440における総行程を有することができる。空隙部438及び440を、80ウェイトのシリコン主体の油で満たすことができる。結果として得られるダンパは、5.345Lbf・秒／インチの減衰係数を有することができる。種々の他の実施形態において、減衰係数は、5.3Lbf・秒／インチ〜5.4Lbf・秒／インチの間であってよい。種々の他の実施形態において、減衰係数は、5Lbf・秒／インチ〜6Lbf・秒／インチの間であってよい。種々の他の実施形態において、ダンパは、他の寸法及び／又は減衰係数を有することができる。

ばね／ダンパの組み合わせは、臨界減衰（すなわち、減衰比が1）、過減衰（すなわち、減衰比が1よりも大きい）、又は不足減衰（すなわち、減衰比が1よりも小さい）であってよい。種々の実施形態においては、ばねレート及び減衰係数を、減衰比が可能な限り1に近付くように選択することができる。

ダンパは、ばねに生じうる共鳴振動を減衰させることができ、したがって高振動の環境においてシザーリンク機構400が円錐カム260との接触を失うことを防止することができる。図4Aに示した実施形態において、ダンパは、ばね420と同じ場所に配置される。種々の他の実施形態においては、ダンパを、ばね420の隣に（すなわち、横並びに）配置することができる。また、シザーリンク機構400は、任意の数のばね及びダンパを備えることができる。例えば、特定の実施形態において、シザーリンク機構は、ただ1つのばね及びただ1つのダンパ、2つのばね及び2つのダンパ、或いは他の数のばね及びダンパを備えることができる。

ダンパを、このような機械式フィードバックアクチュエータ（図2に示したアクチュエータ200など）において、他のばねに組み込んでもよい。例えば、ダンパを、フィードバックロッド265のばね264及び268に組み込み、これらのばねの共鳴振動を減衰させることができる。

更に、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。
条項1．可動アクチュエータと、前記可動アクチュエータの動きを制御するように構成されたコントローラーと、前記可動アクチュエータと一緒に移動することができるカム面と、前記カム面に接触させて配置され、前記可動アクチュエータ及びカム面の動きに応答して前記コントローラーに対して動き、前記コントローラーに対する自身の位置によって前記可動アクチュエータの位置を前記コントローラーに知らせる機械的なフィードバックリンク機構と、前記機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置され、前記機械的なフィードバックリンク機構に前記カム面へと向かう付勢力を作用させる少なくとも1つのばねと、前記機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置され、前記機械的なフィードバックリンク機構に減衰力を作用させる少なくとも1つのダンパと、を備える機械式フィードバックアクチュエータ。

条項2．前記カム面は、内側円錐面を有する円錐カムを備え、前記機械的なフィードバックリンク機構は、シザーリンク機構を備えており、前記シザーリンク機構は、互いに対して枢動可能である第1の細長い部材及び第2の細長い部材を含んでおり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第1の端部は、前記内側円錐面に接触させて配置され、該第1の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第2の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、該第2の端部のうちの少なくとも一方が、前記コントローラーに対して移動し、前記少なくとも1つのばねは、前記第1及び第2の細長い部材の前記第1の端部の間に配置され、該第1の端部を前記内側円錐面に向かって動かすように力を作用させる少なくとも1つのばねを備えており、前記少なくとも1つのダンパは、前記第1の端部の間に配置された少なくとも1つのダンパを備える条項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項3．前記少なくとも1つのばねは、7.2ポンド／インチよりも大きいばねレートを有する条項2に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項4．前記少なくとも1つのダンパは、5.3 Lbf−秒／インチ〜5.4 Lbf−秒／インチの間の減衰係数を有する条項2に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項5．前記機械的なフィードバックリンク機構と前記コントローラーとの間に配置された第2のばねと、前記機械的なフィードバックリンク機構と前記コントローラーとの間に配置された第2のダンパと、を更に備える条項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項6．前記少なくとも1つのばね及び前記少なくとも1つのダンパは、同軸に配置されている条項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項7．ばねがダンパの隣に配置されている条項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

条項8．油圧アクチュエータと、制御信号を出力するように構成されたコントローラーと、前記油圧アクチュエータに油圧に関して連通するとともに、前記コントローラーに連絡しており、前記制御信号によって油圧流体を前記油圧アクチュエータへと導いて前記油圧アクチュエータを作動させる電気油圧サーボ弁と、前記油圧アクチュエータに接触させて配置され、前記油圧アクチュエータの動きに応答して前記電気油圧サーボ弁に対して移動し、前記電気油圧サーボ弁に対する自身の位置によって前記油圧アクチュエータの位置を前記電気油圧サーボ弁に知らせる機械的なフィードバック部材と、前記機械的なフィードバック部材に接触させて配置され、前記機械的なフィードバック部材に前記油圧アクチュエータへと向かう付勢力を作用させる少なくとも1つのばねと、前記機械的なフィードバック部材に接触させて配置され、前記機械的なフィードバック部材に減衰力を作用させる少なくとも1つのダンパと、を備えるサーボアクチュエータ。

条項9．前記油圧アクチュエータは、内側円錐面を有する円錐カムを備え、前記機械的なフィードバック部材は、シザーリンク機構を備えており、前記シザーリンク機構は、互いに対して枢動可能である第1の細長い部材及び第2の細長い部材を含んでおり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第1の端部は、前記内側円錐面に接触させて配置され、該第1の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第2の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、該第2の端部のうちの少なくとも一方が、前記電気油圧サーボ弁に対して移動し、前記少なくとも1つのばねは、前記第1及び第2の細長い部材の前記第1の端部の間に配置され、該第1の端部を前記内側円錐面に向かって動かすように力を作用させる少なくとも1つのばねを備えており、前記少なくとも1つのダンパは、前記第1の端部の間に配置された少なくとも1つのダンパを備える条項8に記載のサーボアクチュエータ。

条項10．前記少なくとも1つのばねは、7.2ポンド／インチよりも大きいばねレートを有する条項9に記載のサーボアクチュエータ。

条項11．前記少なくとも1つのダンパは、5.3 Lbf−秒／インチ〜5.4 Lbf−秒／インチの間の減衰係数を有する条項9に記載のサーボアクチュエータ。

条項12．前記機械的なフィードバック部材と前記電気油圧サーボ弁との間に配置された第2のばねと、前記機械的なフィードバック部材と前記電気油圧サーボ弁との間に配置された第2のダンパと、を更に備える条項8に記載のサーボアクチュエータ。

条項13．前記少なくとも1つのばね及び前記少なくとも1つのダンパは、同軸に配置されている条項8に記載のサーボアクチュエータ。

条項14．ばねがダンパの隣に配置されている条項8に記載のサーボアクチュエータ。

条項15．アクチュエータとコントローラーとの間に機械的なフィードバックをもたらすためのシザーリンク機構であって、前記第1の細長い部材は、第1の端部と、第2の端部と、前記第1の端部と前記第2の端部との間に配置された第1のピボットとを備え、前記第2の細長い部材は、第3の端部と、第4の端部と、前記第3の端部と前記第4の端部との間に配置された第2のピボットとを備え、前記第1のピボット及び前記第2のピボットは、互いに同軸であり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材は、前記それぞれのピボットを中心にして互いに対して枢動し、少なくとも1つのばねは、第1の細長い部材と第2の細長い部材との間に配置され、前記少なくとも1つのばねは、前記第1の細長い部材の前記第1の端部と前記第1のピボットとの間及び前記第2の細長い部材の前記第3の端部と前記第2のピボットとの間に配置され、前記第1の端部及び前記第3の端部を互いから離れるように押す力を作用させ、少なくとも1つのダンパは、第1の細長い部材と第2の細長い部材との間に配置され、前記少なくとも1つのダンパは、前記第1の細長い部材の前記第1の端部と前記第1のピボットとの間及び前記第2の細長い部材の前記第3の端部と前記第2のピボットとの間に配置されているシザーリンク機構。

条項16．前記少なくとも1つのばねは、7.2ポンド／インチよりも大きいばねレートを有する条項15に記載のシザーリンク機構。

条項17．前記少なくとも1つのダンパは、5.3 Lbf−秒／インチ〜5.4 Lbf−秒／インチの間の減衰係数を有する条項15に記載のシザーリンク機構。

条項18．前記少なくとも1つのばね及び前記少なくとも1つのダンパは、同軸に配置されている条項15に記載のシザーリンク機構。

条項19．ばねがダンパの隣に配置されている条項15に記載のシザーリンク機構。

本発明の種々の実施形態の説明を、例示の目的で提示したが、それらはすべてを述べ尽くそうとしたものでも、本発明を開示の実施形態に限定しようとするものでもない。多数の改良及び変種が、上述の実施形態の技術的範囲及び技術的思想から離れることなく、当業者にとって明らかであろう。本明細書において用いられている用語は、実施形態の原理、実際の応用、又は市場において見られる技術に対する技術的改善を最も上手く説明し、或いは本明細書に開示の実施形態の理解を当業者にとって可能にするために選択されている。

以下で、本明細書に提示の実施形態が参照される。しかしながら、本発明の技術的範囲は、特定の説明される実施形態に限定されない。むしろ、以下の特徴及び要素の任意の組み合わせが、異なる実施形態に関係しているか否かにかかわらず、想定される実施形態の実行及び実施において想定される。更に、本明細書に開示の実施形態は、他の考えられる技術的解決策又は先行技術を超える利点を達成することができるかもしれないが、所与の実施形態によって特定の利点が達成されるか否かは、本発明の技術的範囲を限定するものではない。すなわち、以下の態様、特徴、実施形態、及び利点は、あくまでも例示にすぎず、請求項に明示的に記載される場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素又は限定事項とは見なされない。同様に、「本発明」への言及を、本明細書に開示の何らかの発明の主題の一般化として解釈してはならず、請求項に明示的に記載される場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素又は限定事項と考えてはならない。

上述の内容は、本発明のいくつかの実施形態に向けられているが、本発明の他の更なる実施形態を、本発明の基本的な技術的範囲から外れることなく考え出すことが可能であり、その技術的範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

102 液体ロケットエンジン
104 ノズル
106 出口
108 機構
110 フレーム
112 第1のアクチュエータ
114 第2のアクチュエータ
116、122 第2のピボット
118、130、202 第1のピボット
120、210、436 ピストン
124、128、208 シリンダ
126 第2のピストン
200 機械式フィードバックアクチュエータ
204 第2のピボット
206 接続棒
212、214 チャンバ
220 アクチュエータコントローラー
222 サーボ弁
224 トルクモーター
226 電機子
228 可撓スリーブ
230 弁
232 出力弁
240 第2のフィードバックリンク
242 シザーリンク機構
246、402 第1の細長い部材
248、404 第2の細長い部材
250、408 ローラー
254、264、268、420 ばね
256、270、272 アンカ
258 第1のフィードバックリンク
260 円錐カム
262 円錐面
265 フィードバックロッド
266 フィードバックワイヤ
300 スペースシャトル
302、302’ 液体燃料エンジン
304、304’ 固体ロケットブースタ、固体ロケットブースタエンジン
400 シザーリンク機構
406 ピボット
410 内部空間
412 凹所
414 ばね／ダンパユニット
416 第1の本体
418 第2の本体
422、428 端部
424、430 リップ
426、432 座
434 接続棒
438、440 空隙部
442 オリフィス
P 油圧源
R 油圧の戻り

Claims (7)

1. 可動アクチュエータ（210）と、
   前記可動アクチュエータの動きを制御するように構成されたコントローラー（220）と、
   前記可動アクチュエータと一緒に移動することができるカム面(262)と、
   前記カム面に接触させて配置され、前記可動アクチュエータ及びカム面の動きに応答して前記コントローラーに対して動き、前記コントローラーに対する自身の位置によって前記可動アクチュエータの位置を前記コントローラーに知らせる機械的なフィードバックリンク機構（242）と、
   前記機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置され、前記機械的なフィードバックリンク機構に前記カム面へと向かう付勢力を作用させる少なくとも1つのばね（254、420）と、
   前記機械的なフィードバックリンク機構に接触させて配置され、前記少なくとも1つのばね（254、420）に減衰力を作用させる少なくとも1つのダンパ（414）と
   を備える機械式フィードバックアクチュエータ（200）。
2. 前記カム面は、内側円錐面（262）を有する円錐カム（260）を備え、前記機械的なフィードバックリンク機構は、シザーリンク機構（242）を備えており、
   前記シザーリンク機構は、
   互いに対して枢動可能である第1の細長い部材（246）及び第2の細長い部材（248）
   を含んでおり、
   前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第1の端部は、前記内側円錐面に接触させて配置され、該第1の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、前記第1の細長い部材及び前記第2の細長い部材の第2の端部は、互いに向かって移動可能且つ互いから離れるように移動可能であり、該第2の端部のうちの少なくとも一方が、前記コントローラーに対して移動し、
   前記少なくとも1つのばねは、前記第1及び第2の細長い部材の前記第1の端部の間に配置され、該第1の端部を前記内側円錐面に向かって動かすように力を作用させる少なくとも1つのばねを備えており、
   前記少なくとも1つのダンパは、前記第1の端部の間に配置された少なくとも1つのダンパを備える請求項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。
3. 前記少なくとも1つのばねは、7.2ポンド／インチよりも大きいばねレートを有する請求項2に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。
4. 前記少なくとも1つのダンパは、5.3Lbf・秒／インチないし5.4Lbf・秒／インチの減衰係数を有する請求項2に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。
5. 前記機械的なフィードバックリンク機構と前記コントローラーとの間に配置された第2のばね（254、420）と、
   前記第2のばね（254、420）に減衰力を作用させるために前記機械的なフィードバックリンク機構と前記コントローラーとの間に配置された第2のダンパ（414）と
   を更に備える請求項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。
6. 前記少なくとも1つのばね及び前記少なくとも1つのダンパは、前記少なくとも1つのばねの中心軸線と前記少なくとも1つのダンパの中心軸線とが互いに重複するように同軸に配置されている請求項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。
7. 前記少なくとも1つのばね（254、420）が前記少なくとも1つのダンパ（414）と横並び状態で配置されている請求項1に記載の機械式フィードバックアクチュエータ。

Images