(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体経路を規定する筐体と、
前記流体経路内に配され、複数のモータが接続される共通シャフトを有するバルブ部材と、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに動作可能に連結される駆動モータ群であって、そのうちの少なくとも１つの駆動モータが接続装置によって前記共通シャフトに連結される駆動モータ群とを備え、
前記接続装置は、前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記駆動モータの一部により前記流体経路内での前記バルブ部材の位置決めを可能とするよう構成される、サーボバルブアセンブリであって、
前記接続装置は、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに連結される接続装置シャフトと、
前記接続装置シャフトに摺動可能に配され、前記少なくとも１つの駆動モータの回転子アセンブリを前記共通シャフトに連結するよう構成されるモータ連結部と、
前記接続装置シャフトに担持されるリリーフアセンブリであって、前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記駆動モータ群の残りの駆動モータが前記バルブ部材を前記流体経路内に位置決めすることができるよう構成されるリリーフアセンブリとを備え、
前記リリーフアセンブリは、
前記モータ連結部から離れて位置する前記接続装置シャフトの第１の部分に固定された少なくとも１つのプレートと、
前記少なくとも１つのプレートと前記モータ連結部との間で前記接続装置シャフトに配された少なくとも１つの負荷吸収部と、
を備えるサーボバルブアセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備える、請求項１に記載のサーボバルブアセンブリ。
【請求項３】
前記リリーフアセンブリは、
前記モータ連結部の第１の面から離れて位置する前記接続装置シャフトの第１の部分に配される第１のプレートと、
前記モータ連結部の第２の面から離れて位置し、前記接続装置シャフトの前記第１の部分に対向する前記接続装置シャフトの第２の部分に配される第２のプレートと、
前記第１のプレートと前記モータ連結部の前記第１の面との間で前記接続装置シャフトの前記第１の部分に配される第１の負荷吸収部と、
前記第２のプレートと前記モータ連結部の前記第２の面との間で前記接続装置シャフトの前記第２の部分に配される第２の負荷吸収部と、
を備える、請求項１に記載のサーボバルブアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備え、
前記第２の負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備える、
請求項３に記載のサーボバルブアセンブリ。
【請求項５】
前記接続装置は、円盤構造として構成され、かつ、チャネルを規定し、
前記チャネルは、前記円盤構造の実質的に周囲に配されて前記少なくとも１つの駆動モータの前記回転子アセンブリを少なくとも部分的に捕捉するよう構成される、
請求項１から４のいずれか１つに記載のサーボバルブアセンブリ。
【請求項６】
流体経路を規定する筐体と、
前記流体経路内に配され、複数のモータが接続される共通シャフトを有するバルブ部材と、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに動作可能に連結される駆動モータ群であって、そのうちの少なくとも１つの駆動モータが接続装置によって前記共通シャフトに連結される駆動モータ群とを備え、
前記接続装置は、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに連結される旋回要素と、
前記旋回要素を介して前記バルブ部材の前記共通シャフトに旋回自在に連結され、前記少なくとも１つの駆動モータの回転子アセンブリを前記共通シャフトに連結するよう構成される円盤状要素と、
前記共通シャフトに担持されるリリーフアセンブリであって、前記旋回要素と前記円盤状要素に関連する固定要素との間に配された負荷吸収部を有し、前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記駆動モータ群の残りの駆動モータが前記共通シャフトを介して前記バルブ部材を前記流体経路内に位置決めすることができるよう構成されるリリーフアセンブリと、
を備えるサーボバルブアセンブリ。
【請求項７】
流体経路を規定する筐体と、
前記流体経路内に配され、複数のモータが接続される共通シャフトを有するバルブ部材と、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに動作可能に連結される駆動モータ群であって、そのうちの少なくとも１つの駆動モータが接続装置によって前記共通シャフトに連結される駆動モータ群とを備え、
前記接続装置は、前記少なくとも１つの駆動モータの回転子アセンブリと一体形成されており、
前記接続装置は、負荷吸収部と、バルブ部材駆動要素と、回転子シャフトとを備え、
前記負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記バルブ部材駆動要素と前記回転子シャフトとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記バルブ部材駆動要素と前記回転子シャフトとの間の相対的な位置を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記バルブ部材駆動要素が前記回転子シャフトに対して回転可能となるよう構成される、
サーボバルブアセンブリ。
【請求項８】
流体経路を規定する筐体と、
前記流体経路内に配され、複数のモータが接続される共通シャフトを有するバルブ部材と、
前記バルブ部材の前記共通シャフトに動作可能に連結される駆動モータ群であって、そのうちの少なくとも１つの駆動モータが接続装置によって前記共通シャフトに連結される駆動モータ群とを備え、
前記接続装置は、前記共通シャフトと一体形成されており、
前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能となるのに応じて摺動、圧縮、または折り畳まれる負荷吸収部を有し、前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記駆動モータ群の残りの駆動モータが前記共通シャフトを介して前記バルブ部材を前記流体経路内に位置決めすることができるよう構成されるリリーフアセンブリを備える、
サーボバルブアセンブリ。
【請求項９】
前記一体形成された接続装置は、前記共通シャフトの少なくとも一部に配されるベローズ構造を備える、請求項８に記載のサーボバルブアセンブリ。
【請求項１０】
サーボバルブアセンブリの少なくとも１つの駆動モータ用の接続装置であって、
前記サーボバルブアセンブリのバルブ部材の共通シャフトに連結される接続装置シャフトと、
前記接続装置シャフトに摺動可能に配され、前記少なくとも１つの駆動モータの回転子アセンブリを前記共通シャフトに連結するよう構成されるモータ連結部と、
前記接続装置シャフトに担持されるリリーフアセンブリであって、駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記駆動モータ群の残りの駆動モータが前記バルブ部材を流体経路内に位置決めすることができるよう構成されるリリーフアセンブリとを備え、
前記リリーフアセンブリは、
前記モータ連結部から離れて位置する前記接続装置シャフトの第１の部分に固定された少なくとも１つのプレートと、
前記少なくとも１つのプレートと前記モータ連結部との間で前記接続装置シャフトに配された少なくとも１つの負荷吸収部と、
を備え、
前記少なくとも１つの負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記少なくとも１つのプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備える、
接続装置。
【請求項１１】
前記リリーフアセンブリは、
前記モータ連結部の第１の面から離れて位置する前記接続装置シャフトの第１の部分に配される第１のプレートと、
前記モータ連結部の第２の面から離れて位置し、前記接続装置シャフトの前記第１の部分に対向する前記接続装置シャフトの第２の部分に配される第２のプレートと、
前記第１のプレートと前記モータ連結部の前記第１の面との間で前記接続装置シャフトの前記第１の部分に配される第１の負荷吸収部と、
前記第２のプレートと前記モータ連結部の前記第２の面との間で前記接続装置シャフトの前記第２の部分に配される第２の負荷吸収部と、
を備える、請求項１０に記載の接続装置。
【請求項１２】
前記第１の負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記第１のプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備え、
前記第２の負荷吸収部は、（ｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作可能であるとき、前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間にあらかじめ加えられた負荷を生成して前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間に距離を維持し、（ｉｉ）前記駆動モータ群の前記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、前記モータ連結部と前記第２のプレートとの間で圧縮されるよう構成されるバネを備える、
請求項１１に記載の接続装置。
【請求項１３】
前記接続装置は、円盤構造として構成され、かつ、チャネルを規定し、
前記チャネルは、前記円盤構造の実質的に周囲に配されて前記少なくとも１つの駆動モータの前記回転子アセンブリを少なくとも部分的に捕捉するよう構成される、
請求項１０から１２のいずれか１つに記載の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は２００９年７月１４日に出願された米国特許仮出願番号第６１／２２５２９４号「冗長駆動モータを備える直接駆動型サーボバルブ」に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容はすべて参照より本発明に援用される。
【０００２】
航空宇宙産業では、様々な航空宇宙システム内を流れる流体の流れや分配を制御するために、電子制御式バルブアセンブリが用いられている。例えば、従来の直接駆動型サーボバルブは、比較的低出力の電気制御入力信号を比較的大きな機械的出力に変換する。動作時には、加圧流体が直接駆動型サーボバルブに流れ込み、サーボバルブは制御入力信号に基づいて流体アクチュエータを駆動し、航空機に関連する可変形状要素を動作させる。
【発明の概要】
【０００３】
航空宇宙分野での利用では、従来のサーボバルブは複数の冗長要素で構成され、サーボバルブの一部が機能しなくなった場合でもサーボバルブが継続動作できるようになっている。例えば、従来のサーボバルブは二重同軸制御バルブを含んでもよく、この二重同軸制御バルブでは、サーボバルブの流体経路スリーブ内で一次制御バルブが機能しなくなったり停止したりした場合、二次制御バルブが動作可能となる。
【０００４】
直接駆動型サーボバルブは、複数のモータを含んでこれらモータのうち１つ以上が機能しなくなった場合のために冗長性を備えることが好適である。例えば、直接駆動型サーボバルブは、１つの駆動シャフトに接続された複数のモータを含んで、開位置および閉位置の間でバルブ部材の位置を合わせてサーボバルブ内を流れる流体の量を制御してもよい。しかしながら、複数のモータが１つの共通シャフトに接続しているため、モータ回転子のうち１つ以上が動作不可能になったり故障したりした場合には、この故障によって、機能している残りのモータが駆動シャフトとバルブ部材を適切に動作させることができなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明の実施形態は、接続装置によって共通のバルブ駆動シャフトに連結される複数の冗長駆動モータを備える直接駆動型サーボバルブに関する。この接続装置は、駆動モータのうち１つ以上がこの駆動モータに関連する回転子の故障や固着などによって動作不可能になった場合にも、サーボバルブを動作可能とするよう構成されている。この接続装置を用いることにより、駆動モータの１つが故障したり動かなくなったりした場合でも、動作可能な残りのモータが直接駆動型サーボバルブのバルブ部材をストロークまたは移動させ続け、サーボバルブの継続動作が可能となる。この接続装置は、小型の低負荷設計にも大型の後負荷設計にも適用可能である。
【０００６】
一構成において、サーボバルブアセンブリは、流体経路を規定する筐体と、上記流体経路内に配されて共通シャフトを有するバルブ部材と、上記バルブ部材の上記共通シャフトに動作可能に連結される駆動モータ群であって、そのうちの少なくとも１つの駆動モータが接続装置によって上記共通シャフトに連結される駆動モータ群とを備え、上記接続装置は、上記駆動モータ群の上記少なくとも１つの駆動モータが動作不可能であるとき、上記駆動モータの一部により上記流体経路内での上記バルブ部材の位置決めを可能とするよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
上記およびその他の目的、特徴、効果は、添付の図面に示すように本発明の具体的な実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。添付の図面では、全図を通じて同じ参照番号は同じ構成部品を示している。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、本発明の様々な実施形態の原理を説明することに重点を置くものである。
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態にかかるサーボバルブの概略図である。
【図２】図２は、図１に示す回転子アセンブリの概略図である。
【図３】図３は、一実施形態にかかるサーボバルブの第２の概略図である。
【図４】図４は、一実施形態にかかるリリーフアセンブリで構成された回転子アセンブリの構成を示す図である。
【図５】図５は、一実施形態にかかるリリーフアセンブリで構成されたタイロッドの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
直接駆動型サーボバルブは、接続装置によって共通のバルブ部材駆動シャフトに連結された複数の冗長駆動モータを含む。この接続装置は、駆動モータのうち１つ以上がこの駆動モータに関連する回転子の故障や固着などによって動作不可能になった場合にもサーボバルブを動作可能とするよう構成されている。この接続装置を用いることにより、駆動モータの１つが故障した場合でも、動作可能な残りのモータが直接駆動型サーボバルブのバルブ部材をストロークまたは移動させ続け、サーボバルブの継続動作が可能となる。この接続装置は、小型の低負荷設計にも大型の高負荷設計にも適用可能である。
【００１０】
図１に、直接駆動型サーボバルブアセンブリ１０の構成を示す。直接駆動型サーボバルブアセンブリ１０は、二重同軸制御バルブ１２と、本明細書ではモータと呼ばれる駆動モータ群１４と、モータ群１４を動作させて二重同軸制御バルブ１２の動作を制御するよう構成される、処理部およびメモリなどの制御部１６とを含む。
【００１１】
二重同軸制御バルブ１２は、筐体１５と、筐体１５により規定される流体経路２０の内部に配された二重同軸バルブ部材１７とを含む。図に示すように、二重同軸バルブ部材１７は、第１バルブ部材またはスプール１８と、第２バルブ部材またはスプール１９とを含み、第１バルブ部材１８は、第１バルブ部材１８の長手方向軸が第２バルブ部材１９の長手方向軸と略同軸となるように、第２バルブ部材１９の内部に配されている。図に示すように、二重同軸制御バルブ１２は、第１および第２の制御バルブタイロッド２２，２４も含んでいる。以下に詳細に説明するように、このタイロッドは互いに連結して共通シャフトを構成し、各接続装置２６を介して二重同軸バルブ部材１７をモータ群１４に固定するよう構成されている。
【００１２】
動作時には、タイロッド２２，２４は、第１バルブ部材１８を制御バルブ１２の長手方向軸４２に沿って線形経路で移動させるよう構成され、対応する加圧流体源（不図示）から、流体経路２０を経由して油圧または流体アクチュエータ（不図示）へと流れる流体の量を絞る。タイロッド２２，２４は、第１バルブ部材１８が筐体１５内で動かなくなって長手方向軸４２に沿って移動できなくなった場合には、第２バルブ部材１９を長手方向軸４２に沿って第１バルブ部材１８に相対的に移動させるよう構成されている。このような構成において、第２バルブ部材１９は、第１バルブ部材１８に不具合が生じた場合に二重同軸バルブ部材１７を補助するものとして動作する。
【００１３】
モータ群１４は、制御部１６からコマンド信号１３を受け取り、コマンド信号１３に応じて二重同軸バルブ部材１７を流体経路２０内部で長手方向軸４２に沿って直線的に位置決めするよう構成されている。図に示すように、駆動モータ群１４は、第１の駆動モータ１４−１と、第２の駆動モータ１４−２と、第３の駆動モータ１４−３と、第４の駆動モータ１４−４とを含む。直接駆動型サーボバルブアセンブリ１０の一部に冗長駆動モータ群１４を含むことにより、各モータ１４−１〜１４−４のうち１以上が機能しなくなったり動作不可能になったりした場合にも、サーボバルブアセンブリ１０の継続動作が可能となる。例えば、第１の駆動モータ１４−１が動作不可能となった場合には、第２、第３、第４の駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４が継続して二重同軸バルブ部材１７を流体経路２０内に位置決めすることができ、サーボバルブアセンブリ１０が動作できるようにする。
【００１４】
モータ群１４は、筐体１５内における二重同軸バルブ部材１７の移動やストロークに関連する負荷を分担するよう構成されている。例えば、筐体１５内で二重同軸バルブ部材１７を直線的に移動または駆動するために、５ポンド（約２．２６８キログラム）の力を加えることが必要であるとする。モータ群１４の４つの駆動モータすべてが動作可能である場合、４つのモータ１４のそれぞれは、二重同軸バルブ部材１７を駆動するために約１．２５ポンド（０．５６７キログラム）の力を与えることになる。駆動モータ１４−１など、駆動モータのうち１つが動作不可能または故障した場合、残りの３つの動作可能な駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４が、二重同軸バルブ部材１７を直線的に移動または駆動するための合計で５ポンド（約２．２６８キログラム）の力を与えることになる。この場合、３つの動作可能な駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４のそれぞれは、二重同軸バルブ部材１７を駆動するために約１．６７ポンド（約０．７５７キログラム）の力を与えることになる。したがって、動作中の各モータ１４は、動作不可能なモータに関連する接続装置２６にかかる負荷を駆動するための力を分担する。
【００１５】
各モータ１４は、固定子（不図示）と回転子アセンブリ３０とを含む。回転子アセンブリ３０は、固定子のコイルを流れる特定電流に応じて、特定の円弧範囲で回転するよう構成されている。例えば、一構成において、回転子アセンブリ３０は、筐体１５の流体経路２０内において二重同軸バルブ部材１７を完全閉鎖位置と完全開放位置との間で駆動するために、おおよそ±３０度の所定の円弧範囲内で回転するよう構成されている。このような回転範囲により、一構成において、モータ群１４の各接続装置２６は、第１バルブ部材１８をストローク長（例えば、約０．０４０インチ（約０．１０２センチメートル））の約２倍駆動するよう構成される。
【００１６】
例えば、試験手順において、第１バルブ部材１８および第２バルブ部材１９両方の動作可能性を保証するために、オペレータは回転子アセンブリ３０をおおよそ±３０度の所定の円弧範囲内で回転させる。このような回転によって、回転子アセンブリ３０は、第１バルブ部材１８を制御バルブ１２の長手方向軸４２に沿って約１ストローク長まで移動させる。この移動により、第１バルブ部材１８が動作可能であることが示される。回転子アセンブリ３０が回転し続けて第１バルブ部材１８をそのストローク長の約２倍駆動するので、回転子アセンブリ３０は第１バルブ部材１８で第２バルブ部材１９を拾い上げ、これにより第２バルブ部材１９を長手方向軸４２に沿って第１バルブ部材１８に相対的に移動させる。この移動により、第２バルブ部材１９が動作可能であることが示される。
【００１７】
各回転子アセンブリ３０は、回転子シャフト３２と、回転子シャフト３２の端部に配されたバルブ部材駆動要素３４とを含む。バルブ部材駆動要素３４は様々な形で構成することができるが、一構成においては、図２に示すように、バルブ部材駆動要素３４は、回転子シャフト３２の回転軸３６から外れた位置にある回転子シャフト３２に連結されるボールとして構成される。使用時には、回転子シャフト３２が回転中心３６を軸に回転するので、バルブ部材駆動要素３４は二重同軸制御バルブ部材１７を筐体１５の流体経路２０内部で長手方向軸４２に沿って移動させる。
【００１８】
図１を参照すると、接続装置２６は、モータ群１４の特定のモータを、二重同軸制御バルブ１２の対応するタイロッド２２，２４に連結するよう構成される。一構成において、第１および第２の接続装置２６−１，２６−２は、対応する駆動モータ１４のペアを第１および第２の制御バルブタイロッド２２，２４に固定する。例えば、図１に示すように、第１の接続装置２６−１は第１および第２の駆動モータ１４−１，１４−２を第１のタイロッド２２に固定し、第２の接続装置２６−２は第３および第４の駆動モータ１４−３，１４−４を第２のタイロッド２４に固定しており、第１および第２のタイロッド２２，２４は図１に示す位置２５などにおいて互いに連結されている。
【００１９】
接続装置２６は様々な形で構成することができるが、図１に示す実施形態において、第１の接続装置２６−１を例にとると（すなわち、第２の接続装置２６−２は第１の接続装置２６−１と同様の構成を有する）、接続装置２６−１は、モータ連結部３６と、接続装置シャフト４４（以下、シャフト４４）とを含む。モータ連結部３６は、第１および第２のモータ１４−１，１４−２をシャフト４４を介して第１のタイロッド２２に連結するよう構成されている。一構成において、モータ連結部３６は円盤構造として構成されており、この円盤構造は、その長手方向軸を貫いて延びる開口部３７と、その外周に沿って延びるチャネル４０とを規定する。開口部３７は、シャフト４４が開口部３７を介してモータ連結部３６と合わさったときに、モータ連結部３６がシャフト４４の長手方向軸に沿って水平移動することができ、またシャフト４４の長手方向軸を中心に回転することができるような大きさである。チャネル４０は、第１および第２の駆動モータ１４−１，１４−２のそれぞれについて、バルブ部材駆動要素３４を受けて第１のタイロッド２２に固定するように構成される。例えば、図に示すように、バルブ部材駆動要素３４−１，３４−２はモータ連結部３６によって規定されるチャネル４０内を移動する。
【００２０】
また、チャネル４０は、モータ連結部３６−１が、動作時に、シャフト４４の長手方向軸を中心にまたバルブ部材駆動要素３４−１，３４−２に相対的に回転できるような大きさである。例えば、動作時には、モータ１４−１，１４−２がそれぞれの回転子シャフト３２−１，３２−２を回転するので、回転子シャフト３２−１，３２−２は、長手方向（例えば、長手方向軸４２に略平行）および横方向（例えば、図１の紙面に対して出入りする方向）の両方に沿ったアークパターンでバルブ部材駆動要素３４−１，３４−２を位置決めする。しかしながら、バルブ部材駆動要素３４−１，３４−２の位置決めにおける相対的な寸法公差の差により、バルブ部材駆動要素３４−１，３４−２の各円弧パターン運動は、互いに異なることがある。このような円弧パターン運動の不整合は、一般に、駆動要素３４−１，３４−２のうち１つ以上をモータ連結部３６−１に固着させてしまうことがある。モータ連結部３６−１がシャフト４４の長手方向軸を中心に回転できるようにすることによって、チャネル４０は駆動モータ１４−１，１４−２のモータ連結部３６−１への接続における寸法上の不整合を許容し、動作時にはバルブ部材駆動要素３４−１，３４−２のモータ連結部３６−１への固着を最小限に抑える。
【００２１】
また、動作時には、モータ群１４の各モータは二重同軸バルブ部材１７を異なる速度で駆動することができ、これによってモータ１４間の力が競合することになる（すなわち、モータのうち１以上がその他のモータよりも二重同軸バルブ部材１７の駆動に大きな影響を与える）。このような駆動速度における不整合は、一般に、駆動要素３４−１，３４−２のうち１つ以上をモータ連結部３６−１に固着させてしまうことがある。モータ連結部３６−１がシャフト４４の長手方向軸を中心に回転できるようにすることによって、チャネル４０は駆動モータ１４−１，１４−２のモータ連結部３６−１への駆動速度の不整合を許容し、動作時にはバルブ部材駆動要素３４−１，３４−２のモータ連結部３６−１への固着を最小限に抑える。
【００２２】
また、接続装置２６は、駆動モータ１４の１つ以上が動作不可能になったり故障したりした場合でも、二重同軸制御バルブ１２が継続動作できるよう構成される。このような構成により、接続装置２６は、動作可能なモータが流体経路２０内部のバルブ部材１７を作動させることができるようにする。例えば、図１に示す実施形態において、第１の接続装置２６−１を例にとると（すなわち、第２の接続装置２６−２は第１の接続装置２６−１と同様の構成を有する）、接続装置２６−１は、モータ連結部３６−１に対してシャフト４４に配されるリリーフアセンブリ３８を含む。
【００２３】
図１の実施形態に示すように、リリーフアセンブリ３８は、モータ連結部３６−１の第１の面４８から離れて位置するシャフト４４の第１の部分に固定された第１のプレート４６と、モータ連結部３６−１の第２の面５２から離れて位置するシャフト４４の第２の部分に固定された第２のプレート５０とを含む。また、リリーフアセンブリ３８は、第１のプレート４６とモータ連結部３６−１の第１の面４８との間のシャフトの第１の部分に配された第１のバネなどの第１の負荷吸収部５４と、第２のプレート５６とモータ連結部３６−１の第２の面５２との間のシャフトの第２の部分に配された第２のバネなどの第２の負荷吸収部５６とを含む。
【００２４】
第１および第２の負荷吸収部５４，５６は、それぞれ、すべての駆動モータ１４が動作可能であるとき、モータ連結部３６−１とそれぞれのプレート４６，５０との間にあらかじめ加えられた負荷を生成して、プレート４６，５０に対するモータ連結部３６−１の位置（例えば、その間の距離）を維持するよう構成されている。例えば、一構成において、第１および第２の負荷吸収部５４，５６は、それぞれ、モータ連結部３６−１（すなわち、それぞれ第１および第２の面４８，５２に対して）と第１および第２のプレート４６，５０との間にあらかじめ加えられる１５ポンド（６．８０４キログラム）の力を生成するよう構成されている。モータ１４−１〜１４−４の４つすべてが動作可能である場合、各モータ１４は、二重同軸バルブ部材１７の筐体１５内での移動またはストロークに関連する負荷を分担する（例えば、４つのモータ１４は、それぞれ、各バルブ部材駆動要素でタイロッド２２，２４に約１．２５ポンド（０．５７キログラム）の負荷を生成させて、二重同軸バルブ部材１７を駆動する）。このような構成では、モータ１４−１〜１４−４が二重同軸バルブ部材１７を移動またはストロークするので、駆動モータ１４−１〜１４−４により生成された負荷は、第１および第２の負荷吸収部５４，５６のいずれか一方にあらかじめ加えられた負荷よりも小さい。したがって、動作時には、第１および第２の負荷吸収部５４，５６が、プレート４６，５０に対するモータ連結部３６−１の位置を維持する。
【００２５】
また、第１および第２の負荷吸収部５４，５６は、それぞれ、モータ連結部３６−１と第１および第２のプレート４６，５０との間で圧縮されて、駆動モータ１４のうち１つ以上が動作不可能なときにシャフト４４がモータ連結部３６−１の開口部３７内でモータ連結部３６−１に対して長手方向に移動できるよう構成されている。
【００２６】
例えば、回転子シャフト３２の故障やモータの固定子に対して回転不可能となることなどにより、第１の駆動モータ１４−１が動作不可能となった場合を考える。また、残りの３つの駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４が、二重同軸バルブ部材１７を方向６０に沿ってストロークするコマンド１３を受け取ったとする。駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４がそれぞれの回転子シャフト３２を回転させ、またタイロッド２２が方向６０に沿って移動するので、バルブ部材駆動要素３４−１は動かないままとなる（すなわち、回転子シャフト３２−１はモータ固定子に対して回転しない）。したがって、タイロッド２２が長手方向軸４２に沿って移動するので、バルブ部材駆動要素３４−１が生成した第１の負荷吸収部５４に対する負荷は、第１の負荷吸収部５４に関連するあらかじめ加えられた負荷よりも生成された負荷が大きくなるまで、時間とともに増加する。
【００２７】
バルブ部材駆動要素３４−１と第１の負荷吸収部５４との間に生成された負荷が第１の負荷吸収部５４に関連するあらかじめ加えられた負荷を超えると、第１のプレート４６とシャフト４４とが方向６０に沿ってモータ連結部３６−１に対して移動し、これにより、第１のプレート４６とモータ連結部３６−１の第１の面４８との間の第１の負荷吸収部５４を圧縮する。このように第１の負荷吸収部５４を圧縮することにより、第１の駆動モータが動作不可能であっても、残りの動作可能な駆動モータ１４−２，１４−３，１４−４が二重同軸バルブ部材１７を命令された位置に位置決めし続けることができる。したがって、接続装置２６を用いることにより、駆動モータ１４のうち１つが故障した場合でも、残りの動作可能なモータが、直接駆動型サーボバルブアセンブリ１０の二重同軸バルブ部材１７をストロークまたは移動させ続けることができ、サーボバルブアセンブリ１０が継続動作できるようにする。
【００２８】
以上、本発明の様々な実施形態を具体的に示して説明したが、その形式および細部については添付の請求項に定義される本発明の趣旨や範囲から外れることなく様々な変更が可能であることは当業者には言うまでもない。
【００２９】
図１では４つのモータ１４がサーボバルブアセンブリ１０に含まれているが、モータ群１４が冗長性を備えるためにはモータが２つあればよい。
【００３０】
上述のように、すべての駆動モータ１４が動作可能であるとき、第１および第２の負荷吸収部５４，５６は、あらかじめ加えられた負荷をモータ連結部３６に生成してシャフト４４のモータ連結部３６に対する移動を最小限に抑えたり防止したりする。一構成において、第１および第２の負荷吸収部５４，５６によって生成されるあらかじめ加えられた負荷は、接続装置２６における遊びまたはソフトバネのたわみの量を低減する。例えば、一構成において、第１および第２の負荷吸収部５４，５６のソフトバネのたわみは、最大０．０００３インチ（約０．００７６ミリメートル）とする。
【００３１】
また、一構成において、接続装置２６は、潜在的な不具合を最低限にするため、直接駆動型サーボバルブアセンブリ１０を航空機組込み試験（ＢＩＴ）などにより定期的に検査できるようにする。接続装置２６は、航空機ＢＩＴで試験して動作可能であることを確認することができるよう構成される。接続装置２６は、動作して機能性を証明するとそのプリセット位置に戻る。例えば、接続装置２６は、２００００回を上回るＢＩＴ動作周期に耐えるよう構成されており、また各ＢＩＴ試験の終了後にはバルブ１８を中央またはゼロ位置から０．０００５インチ（０．０１２７ミリメートル）以内に戻すよう構成されている。
【００３２】
また、上述のように、接続装置２６−１は、バネなどの第１および第２の負荷吸収部５４，５６を含み、あらかじめ加えられた負荷をモータ連結部３６−１に生成して、駆動モータ１４のうち１つ以上が動作不可能なときにシャフト４４がモータ連結部３６−１に対して移動できるようにする。このような説明は、例示のみを目的とするものである。一構成において、接続装置２６−１は様々な形で構成することができる。例えば、図３を参照すると、接続装置１２６は、駆動モータ１４−１のバルブ部材駆動要素３４を受けて捕捉するよう構成されたスロット１３０を規定する円盤状要素１２８を含む。接続装置１２６は、タイロッド２２に連結された旋回要素１３２と、旋回要素１３２と円盤状要素１２８に関連する固定要素１６０，１６２との間に配された第１および第２の負荷吸収部１５４，１５６（例えば、バネ）を有するリリーフアセンブリ１３８とを含む。図に示すように、第１および第２の負荷吸収部１５４，１５６は、タイロッド２２の長手方向軸１８４（すなわち、負荷経路）の外に配されており、そのため、接続装置１２６を介して比較的高い付加を加えることができる。例えば、図３に示すように、第１の負荷吸収部１５４は長手方向軸１８４に対して第１の角度１８０で配されており、第２の負荷吸収部１５６は長手方向軸１８４に対して第２の角度１８２で配されており、第１の角度１８０は第２の角度１８２と長手方向軸１８４を挟んで対向している。
【００３３】
サーボバルブアセンブリ１０に関連するモータ１４−１，１４−３が機能している場合、第１および第２の負荷吸収部１５４，１５６のそれぞれに関連するあらかじめ加えられた負荷は、円盤状要素１２８のタイロッド２２に対する旋回を制限し、駆動モータ１４−１，１４−３がタイロッド２２およびこれに対応するスプールを制御バルブ１２に対して移動させることができるようにする。駆動モータ１４−１が故障または動作不可能である場合、駆動モータ１４−３の動作により、タイロッド２２が円盤状要素１２８に対する負荷を生成する。この円盤に対して生成された負荷が第１および第２の負荷吸収部１５４，１５６の１つにあらかじめ加えられた負荷を超えると、タイロッド２２の移動により円盤状要素１２８が旋回要素１３２を中心に旋回し、これにより、サーボバルブアセンブリの動作可能な駆動モータ１４−３がタイロッド２２およびこれに対応するバルブ部材１７を制御バルブ１２に対して移動させることができるようになる。
【００３４】
また、接続装置１２６は旋回または傾斜するよう構成されているが、接続装置１２６は接続ポイント１３２で摺動または屈曲するよう構成されてもよい。
【００３５】
上述のように、接続装置２６は、モータ１４の回転子アセンブリ３０をバルブ部材１７に関連するタイロッド２２，２４に接続する要素として説明されており、ここで接続装置２６は、回転子アセンブリ３０から独立した区別されるものである。このような説明は、例示のみを目的とするものである。一構成において、接続装置２６は、回転子アセンブリ３０の一部として一体形成される。例えば、図４に示すように、バネなどの負荷吸収部１７０が回転子アセンブリ１３０の一部として形成される。例えば、負荷吸収部１７０は、バルブ部材駆動要素１３４を回転子シャフト１３２に連結し、すべての駆動モータ１４が動作可能であるとき、バルブ部材駆動要素１３４と回転子シャフト１３２との間にあらかじめ加えられた負荷を生成して、バルブ部材駆動要素１３４および回転子シャフト１３２の相対的な位置を維持するよう構成されている。回転子シャフト１３２が故障した場合（すなわち、モータが動作不可能となった場合）でも、負荷吸収部１７０は、動作可能なモータ１４を介して、方向１６０に沿ってタイロッド１２２によって与えられた負荷に応じてバルブ部材駆動要素１３４が回転子シャフト１３２に対して回転できるようにする。
【００３６】
上述のように、接続アセンブリ２８は、モータの回転子アセンブリ３０をバルブ部材１７に関連するタイロッド２２に接続するものとして説明されている。一構成において、タイロッド２２は、図５に示すように、モータ１４のうち１つが動作不可能となるのに応じて摺動、圧縮、または折り畳まれるリリーフアセンブリ３８で構成される。例えば、タイロッド２２は、モータ１４の不具合により生じる負荷がかかることに応じて広がったり折り畳まれたりするよう構成される一体形成されたベローズ構造１４０を含んでもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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