(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内の後退位置から軸方向に動かすことができ、径方向溝を備える線形出力部材と、
前記ハウジング内に配置され、軸方向運動が抑制される回転式係止アセンブリとを備える線形アクチュエータであって、前記回転式係止アセンブリが、
前記線形出力部材が前記後退位置にあることに応答して、前記線形出力部材の前記径方向溝を取り囲んで配置され、第１の回転子位置から第２の回転子位置へと回転することができる回転子と、
前記回転子の孔内に配置された、径方向に移動することができる係止部であって、前記回転子の前記第１の回転子位置への回転に応答して、前記径方向溝に係合し、前記後退位置からの前記出力部材の軸方向運動を妨げる係止部であって冠部を有する係止部とを備え、
前記径方向溝は、軸方向に角度付けされた表面を含み、前記係止部は、係止位置にあるとき、前記径方向溝の前記軸方向に角度付けられた表面と相補的である軸方向に角度付けられた対応する表面を備え；
前記係止部が前記径方向溝に係合するとき前記冠部に連結する前記回転子の孔の内径は、前記冠部の外径とほぼ等しい、
線形アクチュエータ。
【請求項２】
前記回転子の前記第２の回転子位置への回転に応答して、前記係止部が、前記径方向溝から自由に離れる、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項３】
前記係止部が、前記出力部材の前記後退位置からの軸方向運動に応答して前記径方向溝から離れる、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項４】
前記ハウジングが、単一部片ハウジングである、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項５】
前記回転子の前記孔が、軸方向溝を備え、
前記回転子が前記第２の回転子位置へと回転させられるのに応答して、前記軸方向溝が、前記係止部に隣接して配置される、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項６】
前記軸方向溝が、径方向に角度付けされた表面を備え、
前記係止部の第１の端部が、前記軸方向溝の前記径方向に角度付けされた表面と相補的な径方向に角度付けされた表面を備える、請求項５記載の線形アクチュエータ。
【請求項７】
第１の位置から第２の位置へと直線運動することができる係止ピストンをさらに備え、前記係止ピストンが前記回転子に動作可能に連結される、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項８】
前記係止ピストンが、圧力に応答して、前記第１の位置から前記第２の位置へと移動し、
前記回転子が、前記係止ピストンの前記第２の位置への移動に応答して、前記第２の回転子位置へと回転する、請求項７記載の線形アクチュエータ。
【請求項９】
前記線形出力部材が、加圧および前記回転子の前記第２の回転子位置への回転に応答して前記ハウジング内の前記後退位置から拡張する、請求項８記載の線形アクチュエータ。
【請求項１０】
第１の係止ピストン動的封止部と、
前記第１の係止ピストン動的封止部より大きい第２の係止ピストン動的封止部とをさらに備える、請求項８記載の線形アクチュエータ。
【請求項１１】
遊星歯車列をさらに備え、前記遊星歯車列が、
太陽歯車と、
前記太陽歯車の周りでの前記遊星歯車の公転に応答して軸方向に動く前記線形出力部材と、動作可能に連絡する前記太陽歯車に係合する遊星歯車と、
前記遊星歯車に係合させられ、前記回転子に結合されるリング歯車とを備え、前記回転子が、前記ハウジング内の溝によって定められる前記第１の回転子位置と第２の回転子位置との間で回転することができる、請求項１記載の線形アクチュエータ。
【請求項１２】
前記線形出力部材と結合されたボールナットと、
前記遊星歯車と結合されたボールねじとをさらに備え、前記線形出力部材が、前記ボールねじの回転に応答して軸方向に動く、請求項１１記載の線形アクチュエータ。
【請求項１３】
前記回転子が前記第１の回転子位置にあることに応答して、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周りを公転することが妨げられる、請求項１１記載の線形アクチュエータ。
【請求項１４】
ハウジングと、
前記ハウジング内の後退位置から軸方向に動かすことができ、径方向溝を備える線形出力部材と、
前記線形出力部材を取り囲み、それと同軸の前記ハウジング内に配置される回転子と、
前記回転子の孔内に配置され、前記回転子の第１の回転子位置への回転に応答して、前記線形出力部材の前記径方向溝内に係合し拘束される係止部であって、冠部を有する係止部とを備え、
前記径方向溝は、軸方向に角度付けされた表面を含み、前記係止部は、係止位置にあるとき、前記径方向溝の前記軸方向に角度付けられた表面と相補的である軸方向に角度付けられた対応する表面を備え；
前記係止部が前記径方向溝に係合するとき前記冠部に連結する前記回転子の孔の内径は、前記冠部の外径とほぼ等しい、
線形アクチュエータ。
【請求項１５】
前記回転子の前記孔が、軸方向溝を備え、
前記回転子が第２の回転子位置へと回転させられるのに応答して、前記軸方向溝が前記係止部に隣接して配置される、請求項１４記載の線形アクチュエータ。
【請求項１６】
前記径方向溝の前記軸方向に角度付けされた表面と前記係止部は、前記線形出力部材の軸方向運動に伴う軸方向力が前記係止部に径方向外向きの成分に分解され、よって、前記回転子が前記第２の回転子位置にあるとき、前記係止部が前記径方向溝から径方向外方向に運動可能な形状を有する、
請求項３記載の線形アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、線形アクチュエータに関する。より詳細には、開示される実施形態の態様は、定位置に係止することができる線形アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の線形アクチュエータは、回転源により、あるいは空圧または油圧を用いて駆動することができる、出力ラムを有する。アクチュエータは、固定された位置における出力を保持するために、係止機構を有することができる。米国特許第４，４６３，６６１号においてＴｏｏｔｌｅにより教示されるものなど、知られている係止機構は、アクチュエータ同期システムに係合し、したがって出力ラムへの間接的な係止しかもたらさない。線形アクチュエータを用いる直接係止機構が開発されており、これらは通常、より大きいサイズおよび質量を有する多部片ハウジングを備える。そのようなアクチュエータは、その一例がＣａｒｌｉｎにより米国特許第５，２６７，７６０号において開示される、尖叉係止部を備える。いくつかの尖叉係止部構成は、単一部片のハウジングアクチュエータを可能にすることができるが、それらは、可撓性係止要素を用いる結果として疲労について考慮しなければならないという欠点を有する。係止アクチュエータは、油圧または空圧ではなく、回転源によって動作させることができる。Ｇｒｉｍｍにより米国特許第４，６０３，５９４号において開示されるものなど、現在の回転源で動作させられるアクチュエータは、ラムの運動の開始を可能にする前にアクチュエータ係止部を解放するために、電気的に動作させられる電磁機構（または回転源とは別個の他の機械的入力）を必要とするという欠点を有する。Ｓｕｅにより米国特許第４，７０３，６８３号において、Ｄｅｕｔｃｈにより米国特許第４，２４０，３３２号において、およびＤｅｌｌａＲｏｃｃａにより米国特許第４，７４２，７５８号において教示されるものなど、ボール式係止機構は、点接触応力が係止ボールにかかるためラムの外部荷重担持能力が低いという欠点を有する。Ｋｏｐｅｃｅｋ（本開示の発明者）により英国特許ＧＢ２４３５８７７号において開示されるものなど、直線運動係止スリーブおよびキー構成は、係止スリーブのために回転運動から直線運動への変換機構を備えるが、それには複雑性が伴う。したがって、上記で特定した少なくともいくつかの問題を克服する、線形アクチュエータ構成を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，２６７，７６０号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に記載するように、例示的な実施形態は、当業界で知られる、１つまたは複数の上記または他の欠点を克服する。
【０００５】
開示される実施形態の一態様は、線形アクチュエータに関する。線形アクチュエータは、ハウジング、線形出力部材、および回転式係止アセンブリを備える。線形出力部材は、径方向溝を備え、ハウジング内の後退位置から軸方向に動かすことができる。回転式係止アセンブリは、ハウジング内で軸方向運動を抑制され、回転子および係止部を備える。回転子は、第１の位置から第２の位置へと軸方向に回転することができる。線形出力部材が後退位置にあるとき、回転子は、径方向溝を取り囲む。回転子が第１の位置へと回転するとき、係止部は、径方向溝を、径方向に動く係止キーに係合させ、出力部材が後退位置から軸方向に運動することを妨げる。
【０００６】
開示される実施形態の別の態様は、線形アクチュエータのハウジング内の後退位置において軸方向運動することができる、線形出力部材を係止する方法に関する。この方法は、軸方向運動が抑制された、回転式係止アセンブリ内に配置された回転子を、第１の回転子位置へと回転させることを含む。この方法は、回転子が第１の回転子位置へと回転するときに、回転式係止アセンブリ内の係止キーを移動させることをさらに含む。
【０００７】
開示される実施形態のさらなる一態様は、ハウジングと、線形出力部材と、回転子と、係止部とを備える、線形アクチュエータに関する。この線形出力部材は、径方向溝を備え、ハウジング内の後退位置から軸方向に動かすことができる。回転子は、線形出力部材を取り囲みそれと同軸であるハウジング内に配置される。この係止部は、回転子の孔内に配置され、回転子の第１の回転子位置への回転に応答して、線形出力部材の径方向溝内に係合し、拘束される。
【０００８】
例示的な実施形態のこれらおよび他の態様および利点が、添付の図面と関連付けて考えられる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。ただし、これらの図面は、本発明の範囲の定義としてではなく、説明のためにのみ描かれたものであり、本発明の範囲の定義に関しては、添付の特許請求の範囲が参照されるべきであることを理解されたい。さらに、これらの図面は、必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、そうではないと示されない限り、それらは単に、本明細書で説明される構造および手順を概念的に示すことが意図されているに過ぎない。さらに、いかなる適当なサイズ、形状、またはタイプの要素または材料を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態による線形アクチュエータを示す前方斜視図である。
【図２】係止位置にある線形アクチュエータを示す前方斜視断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による図２の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図４】非係止位置にある線形アクチュエータを示す前方斜視断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による図４の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図６】本開示の一実施形態による係止位置にある線形アクチュエータを示す断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による非係止位置にある線形アクチュエータを示す断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による線形アクチュエータを示す断面図である。
【図９】本開示の一実施形態による図８の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図１０】本開示の一実施形態による図８の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図１１】本開示の一実施形態による図８の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図１２】本開示の一実施形態による図８の線形アクチュエータを示す断面図である。
【図１３】本開示の一実施形態による線形アクチュエータのラムを係止するための工程ステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、開示される実施形態の態様を組み込む線形アクチュエータ１００を示す前方斜視図である。アクチュエータ１００は、外部ハウジング１０４および出力ラム１０８（本明細書では「線形出力部材」とも呼ばれる）を有する。図２は、図１に示すような後退位置などからハウジング１０４に出入りして（方向矢印Ｘにより示す）軸方向に運動することができる、出力ラム１０８を示す。非限定的な例として、ハウジング１０４が限定はされないが航空機などより大きい物のフレームに取り付けられる一方で、ラム１０８は、ドア、パネル、またはエンジン逆噴射装置に取り付けることができる。ラム１０８の運動は、それによりドア、パネル、または逆噴射装置、あるいは他の取付け面の位置を決定する。ラム１０８は、ハウジング１０４内へと後退させられるとき、ラム１０８がハウジング１０４から不用意にまたは意図せずに拡張することを防ぐように係止することができる。開示される実施形態の態様は、線形アクチュエータ１００のための回転式係止機構を提供する。図２は、軸方向に固定された係止キーを備える回転式係止機構１１２を示し、これらの係止キーは、係止部回転子１１６内の溝により径方向に移動させられて、出力ラム１０８内の径方向溝に係合し、それによりラム１０８がその後退位置から軸方向に動くことを係止および防止する。内部溝を備える係止リング１３６は、係止キーを径方向に誘導する。回転子の非係止位置は、キーが径方向溝から離れることを可能にするが、回転子の係止位置は、キーを溝内に係合させ拘束する。
【００１１】
図２および図３は、ラム１０８が係止位置で回転式係止アセンブリ１１２によってハウジング１０４内に保持された状態にある、アクチュエータ１００の断面図を示す。一実施形態では、回転式係止アセンブリ１１２は、回転子１１６および係止キー１２０（本明細書では「係止部」とも呼ばれる）を備える。ラム１０８は、係止キー１２０を内部に配置することができる径方向溝１２４を備える。言い換えると、係止位置では、係止キー１２０はラム１０８の径方向溝１２４に係合し、ラム１０８の径方向運動を妨げる。
【００１２】
図２および図３に示すように、回転子１１６は、ラム１０８と同軸上に配置されており、かつ孔１２８を備え、孔１２８は、係止キー１２０の冠部１３２と連結する内径を有する。以下でさらに詳細に説明するように、係止リング１３６は、ハウジング１０４に固定され、かつ溝１３８を備え、溝１３８は、係止キー１２０を誘導し、それらの移動を径方向運動に限定する。例示的な一実施形態では、係止キー１２０が径方向溝１２４に係合させられるとき、孔１２８の内径は、冠部１３２の外径とほぼ等しくなる。回転子１１６が図２および図３の係止位置内に配置されるのに応答して、孔１２８は、係止キー１２０の冠部１３２に連結し、係止キー１２０は、いかなる外向きの（たとえば図２の方向Ｙなど）径方向運動も抑制されることを理解されたい。したがって係止キー１２０は、回転子１１６によってラム１０８の溝１２４に係合し、溝１２４内に拘束または保持される。
【００１３】
図２を参照すると、係止キー１２０が溝１２４内に係合し保持されるのに応答して、ラム１０８は軸方向に係止される。すなわち、図２の右側にＸ（軸）方向に外部から加えられる張力に応答して、ラム１０８の運動が防止される。ラム１０８に加えられる（ラム１０８をまず非係止状態にせずに引っ張ろうとする）外部張力荷重に応答して、加えられる荷重はラム１０８により作用させられ、溝１２４を介して係止キー１２０に伝達される。係止キー１２０は次いで、加えられた張力荷重を、固定要素である係止リング１３６内へと作用させ、係止リング１３６は、その荷重をハウジング１０４内へと作用させる。したがって、ラム１０８は、ラム１０８に外部荷重が加えられるのに応答して、ハウジング１０４内でしっかりと係止されたままとなる。
【００１４】
図４および図５は、回転子１１６が非係止位置にある、アクチュエータ１００を示す断面図である。図３、図４、および図５を参照すると、回転子１１６の一例は、図４および図５に示すようにそれぞれの係止キー１２０の冠部１３２を内部に配置することができる、３つの軸方向溝１４０または凹部を備える。回転子１１６を非係止位置に置くことにより、回転子１１６が溝１４０内に係止キー１２０を受けることが可能になり、それにより非係止状態が定まる。非係止状態では、ラム１０８は、後退位置からハウジング１０４の外へと、たとえば図４の右などへ軸方向に拡張することができる。
【００１５】
一実施形態では、径方向溝１２４の後縁部（図４の左に向かう）は、軸方向に角度付けられた表面１４４を備え、係止キー１２０の後縁部は、径方向溝１２４の表面１４４と相補的な、軸方向に角度付けられた対応する表面１４８を備える。静止した係止リング１３６は、開口部１５２を備え、開口部１５２は、係止キー１２０の２つの表面１６０と係合する２つの誘導面１５６を有する。係止リング１３６の誘導面１５６（図５）は、係止キー１２０の運動が径方向に限定されるように、表面１５６と１６０との間に適当な間隙を備えて設計される。回転子１１６が非係止位置にあることに応答して、係止キー１２０は、溝１２４から自由に離れる。ラム１０８の、後退位置から外へと拡張する軸方向の運動により、ラム１０８の角度付けされた表面１４４と係止キーの角度付けされた表面１４８との係合がもたらされる。角度付けされた表面１４４、１４８の幾何学形状により、ラム１０８の運動に伴う軸方向の力の一部が、係止キー１２０上へと径方向外向きに方向付けられる成分へと分解される。図５に最もよく見られるように、径方向外向きに方向付けられる力、および誘導面１５６の拘束に応答して、係止キー１２０は非係止位置へと、回転子１１６の溝１４０内に引き下がり、または径方向外向きに動く。
【００１６】
開示される実施形態は、係止部追従部１６２を備えることができ、係止部追従部１６２は、ラム１０８と同じ直径であり、ばね１６４によってラム１０８の拡張方向に向かって偏位させられる。係止部追従部１６２は、ラム１０８が最初に拡張し、図示のような引き下がった位置において係止キー１２０を径方向に保持するとき、ラム１０８に追従する。これにより、ラム１０８が延びる間または延びた後に、そうでなければ周囲の振動などに応答して生じるおそれがある、係止キー１２０の径方向内向きの落下が防止される。
【００１７】
一実施形態では、回転子１１６は、たとえば油圧または空圧ピストンなど線形ピストンによって、制御し作動させることができる。図６および図７は、ピストンを有し、かつそれぞれ係止および非係止状態にある回転子１１６に対応する、アクチュエータ１００の断面図を示す。
【００１８】
図６を参照すると、係止ピストン１６８は、ピン１７０によって回転子１１６に結合される。一実施形態では、収容されたばね構成１７２は、係止ピストン１６８を、回転子１１６の係止位置に相当する図６の右に向かって偏位させる。このばね力による偏位は、以下でさらに詳細に説明するように、油圧または空圧などのいかなる外力も用いずに、係止部回転子１１６が係止位置に留まることを保証する。
【００１９】
一実施形態はまた、回転子１１６が係止位置にあるか非係止位置にあるかを遠隔指示するために、状態指示器１７６を備えることもできる。状態指示器は、スイッチ１８０、標的１８４、および係止アーム１８８を備える。係止アーム１８８は、ピストン１６８に結合され、枢動部１９２の周りでピストン１６８の運動に応答する。図６に示すように、回転子１１６が係止位置にあることに応答して、係止アーム１８８は、標的１８４がスイッチ１８０に接触し、回転子１１６が係止位置にあることを指示するように位置決めされる。
【００２０】
一実施形態は、回転子１１６とピストン１６８との間の、「受け」とも呼ばれる追加の界面を備えることができる。この受けの一例は、回転子１１６の溝１９５と連結するように設計されたショルダ１９３を、ピストン１６８上に備えることができる。この受けは、ピン１７０が破損した場合に、振動により回転子１１６が独自に係止位置から非係止位置へと回転し、または「逃れる」ことができないように設計される。そのような受けが存在しないと、ピン１７０の故障（たとえば破損したピンなど）の際に、スイッチ１８０が、回転子１１６が実際は非係止位置にあるにもかかわらず係止位置にあると指示してしまうおそれがある。
【００２１】
図７は、非係止位置にあるピストン１６８、したがって回転子１１６を示す。再び図６を参照すると、ピストン１６８が左に動かされ、したがって回転子１１６がピン１７０によって非係止位置へと時計回りに回転させられたことが理解されるであろう。ピストン１６８の係止位置から非係止位置への動きにより、係止アーム１８８が枢動部１９２の周りで反時計回りに回転させられ、したがって標的１８４がスイッチ１８０から離される。スイッチ１８０はそれにより、回転子１１６が非係止位置にあることを指示する。
【００２２】
一実施形態では、ピストン１６８は、２つの動的封止部１９６、２００（図７）を備えることができる。係止位置から非係止位置への移動は、油圧または空圧を２つの動的封止部１９６、２００の間に加えることにより完了することができる。動的封止部１９６が、図示のように動的封止部２００よりも大きく設計される場合、封止部１９６、２００の間の面積の差により、ピストンを左に動かす力が生み出される。ピストン１６８のこの運動は、ばね構成１７２（図６）を圧縮し、回転子１１６に係合するピン１７０が左へと動いて、回転子１１６を時計回りに非係止位置へと動かす。
【００２３】
一実施形態では、ラム１０８は、たとえば油圧または空圧など、圧力によって作動させることができる。図２および図４を再び参照すると、ラム１０８は、動的封止部２０４を備えることができ、アクチュエータ１００は、動的封止部２０４の拡張側２０８または後退側２１２（それぞれ図２および図４の左および右に示される）のいずれかに圧力を加えるために、適当な制御装置を備えることができる。ラム１０８の動的封止部２０４の拡張側２０８は、拡張側２０８に圧力を加えることにより同時に係止ピストン１６８の動的封止部１９６と２００との間に圧力が加えられるように、係止ピストン１６８とポーティング(porting)を分担することができる。このようにして、圧力を１回加えることにより、ラム１０８の係止解除および拡張を実現することができる。たとえば、ラム１０８の動的封止部２０４の拡張側２０８に圧力を加えることに応答して、係止ピストン１６８は、係止位置（ばね構成１７２によりそこに向けて偏位させられる）から非係止位置へと移動させられ、それにより回転子１１６を非係止位置へと回転させる。ラム１０８の拡張側２０８に圧力を加えることによってかけられる、ラム１０８上の軸方向の力の一部は、角度付けされた表面１４４、１４８により分解されて、外向きの径方向の力を係止キー１２０にかけ、係止キー１２０は、回転子の孔１２８の軸方向溝１４０内へと移動させられ、それにより、ラム１０８がハウジング１０４内の後退位置から移動することを可能にする。係止部追従部１６２は、ラム１０８に追従し、それにより、係止キー１２０を溝１４０内のそれらの引き下げられた位置内に保持する。
【００２４】
拡張サイクルの完了に続いて、ラム１０８および再係止部回転子１１６を後退させるために、動的封止部２０４の拡張側２０８が減圧され、動的封止部２０４の後退側２１２に圧力が加えられる。したがって、動的封止部２０４の右側に圧力が存在する。次いでラム１０８は後退し、係止部追従部１６２を（図２および図４の左へと）押しのける。係止部追従部が押しのけられ、ラム１０８が後退位置にある状態で、係止キー１２０が、ラム１０８内の径方向溝１２４と位置合わせされる。ばね構成１７２は、係止ピストン１６８を右へと押すように作用し（図６および図７参照）、回転子１１６を反時計回りに回転させる。溝１４０の径方向に角度付けされた表面２１３は、係止キー１２０の冠部１３２に隣接する係止キー１２０の径方向に角度付けされた表面２１５（図３参照）と連結して、回転力の一部を内向き方向の径方向の力に分解し、係止キー１２０をラム１０８の径方向溝１２４内へと移行または移動させる。回転子１１６は、回転子孔１２８の内径が係止キーの冠部１３２を超えて回転するまで反時計回りに回転し続け、ラム１０８が確実に係止位置に保持されるようにする。
【００２５】
一実施形態では、多重アクチュエータ１００の動きを同期させることが望ましいことがある。図２を参照すると、アクチュエータ１００は、ボールナット２１６、ボールねじ２２０、ウォーム歯車２２４、およびたとえば連結器２３２を有するウォーム２２８など、同期構成を備えることができる。ボールナット２１６は、拡張または後退のいずれかを行うときにラム１０８から軸方向に移動するように、ラム１０８に結合され、またはラム１０８内に固定される。ボールナット２１６はまた、当業者には容易に理解されるようにしてボールねじ２２０と係合させられ、そのようなボールねじ２２０は、ボールナット２１６の軸方向運動に応答して、中心軸Ｘの周りで回転する。ウォーム歯車２２４は、ボールねじ２２０に固定され、したがって、ボールねじ２２０が回転するときに回転する（当業界で「後進駆動ウォーム歯車」として知られる構成）。ウォーム歯車２２４は、当業者には容易に理解されるようにしてウォーム２２８に係合し、ウォーム歯車２２４の回転に反応して、ウォーム２２８の周りで回転する。連結器２３２（図２に星形構成として示す）は、図示されたアクチュエータ１００の、他のアクチュエータの同様の連結器への外部リンクを提供し、それにより、機械的な同期リンクをそれらの間に提供する。
【００２６】
ラム１０８および回転子１１６の空圧式または油圧式作動部を有する、本開示の実施形態を図示および説明してきたが、本開示の範囲はそのように限定されず、ラム１０８および回転子１１６の作動の他の手段を備えることができることを理解されたい。たとえば、ラム１０８および係止ピストン１６８を駆動するために使用される加圧されるシステムは、当業者には理解されるように、ラム１０８を駆動するためにボールねじ２２０に結合される遊星歯車構成で置換することができる。
【００２７】
図８は、機械的に駆動されるアクチュエータ１０１の例示的な一実施形態を示す。機械的アクチュエータ１０１は、遊星歯車構成２３６を備え、遊星歯車構成２３６は、太陽歯車２４０、遊星歯車２４４、リング歯車２４８，および遊星キャリヤ２５２を有する。遊星歯車２４４は、太陽歯車２４０およびリング歯車２４８の両方に係合させられる。遊星歯車構成の一般的な動作は当業界で理解されているので、その完全な説明はここでは必要ない。
【００２８】
遊星歯車構成２３６の太陽歯車２４０は、歯車構成２３６への機械的駆動入力を提供し、遊星キャリヤ２５２は、ボールねじ２２０を遊星歯車２４４に結合して、ラム１０８を拡張および後退させるためのエネルギーを提供する。遊星歯車構成２３６のリング歯車２４８（環部）は、軸受溝内に収容し、回転子延長部２５６により回転子１１６に直接取り付けることができる。したがって、この実施形態では、ボールねじ２２０は、駆動装置として働き、ラム１０８は、ボールねじ２２０の回転に応答して軸方向に動くことが理解されるであろう。
【００２９】
例示的な一実施形態では、非係止位置へと動くための回転子１１６の回転は、遊星歯車アセンブリ２３６によって提供することができ、このアセンブリはまず、空動きストローク中に「星」モードとして知られるモードで動作する。図１０を参照すると、回転子延長部２５６（リング歯車２４８に結合される）は、径方向スロット２６０に係合するキーとして作用し、そのことは、回転子１１６の係止位置から非係止位置への回転に等しい（したがってそれを定める）。一実施形態では、回転子１１６を係止位置へと直接偏位させる、（ばねアセンブリ１７２と類似する）ねじりばねを備えることができる。
【００３０】
図８および図９をまとめて参照すると、ラム１０８を拡張するために、エネルギーが（たとえばモータなどにより）太陽歯車２４０に入力される。ラム１０８は、係止キー１２０により、いかなる軸方向運動も抑制されるので、ボールねじ２２０は、ラム１０８を回転および前進させることができない。したがってキャリヤ２５２は、空動きにより係止キー１２０の係止が解除されるまで、係止される。したがって、回転入力への太陽歯車２４０による唯一の応答は、回転子１１６に結合されたリング歯車２４８を回転させることである。回転子１１６の回転に応答して係止キー１２０の係止を解除することは、回転子延長部２５６がハウジング１０４のスロット２６０内の底にあることと、機械的に一致する。スロット２６０の延長部２５６が底にあること、および係止キー１２０の係止を解除することによって、リング歯車２４８が係止され、遊星キャリヤ２５２が解放されて、遊星歯車２４４が太陽歯車２４０の周りで公転することが可能になる。こうして、遊星歯車構成２３６は、星モード（固定された遊星キャリヤ２５２、自由な太陽２４０、および自由な環部２４８）から遊星モード（固定された環部２４８、自由な太陽２４０、および自由な遊星キャリヤ２５２）へと変化する。遊星モードでは、太陽歯車２４０内へのエネルギーが、遊星歯車２４４を太陽歯車２４０の周りで公転させるためおよび遊星キャリヤ２５２を駆動するために用いられ、それがボールねじ２２０を駆動し、それにより、ラム１０８をボールナット２１６により軸方向に動かす。
【００３１】
ラム１０８を後退させ、回転子１１６を係止位置へと回転させるためには、この工程は逆にされる。太陽歯車２４０を駆動するモータは、方向が逆になる。リング歯車２４８は、荷重の方向を逆にし、回転子１１６を非係止位置から係止位置へと回転させようとする。ただし係止キー１２０は、係止部追従部１６２によって回転子１１６の溝１４０内の引き下げられた位置に拘束され、それにより回転子１１６のいかなる回転も妨げる。これにより、リング歯車２４８が（回転子延長部２５６により）効果的に係止され、遊星モードを定める。したがって、太陽歯車２４０の入力回転は、キャリヤ２５２へと伝達され、それにより、ボールねじ２２０が回転させられラム１０８が後退させられる。
【００３２】
ラム１０８が完全に後退位置に来ると、それに応答して、係止部追従部１６２が、ラム１０８によって（軸方向に）押しのけられ、係止キー１２０が、ラム１０８内の径方向溝１２４と位置合わせされる。ラム１０８が完全に後退させられて、さらなるいかなる軸方向運動も可能でなくなることに応答して、ボールねじ２２０（およびしたがって遊星キャリヤ２５２）が係止され、遊星歯車構成２３６が、遊星モードから星モードに移行する。このことにより、回転子１１６を非係止位置から係止位置へと回転させ、係止キー１２０を、それぞれ回転子２１６の溝の連結する表面２１３、２１５および係止冠部１３２によって径方向内向きに溝１２４内へと押して、ラム１０８を本明細書で説明したように再び係止することが可能になる。
【００３３】
空動きストローク（星モード）中の、リング歯車２４８および回転子１１６の出力回転方向が、ラム１０８の拡張（遊星モード）中の、遊星キャリヤ２５２およびボールねじ２２０の出力回転方向と反対であることが理解されるであろう。これは、星モードおよび遊星モードの両方で動作させられる遊星歯車の基本的な特徴である。この空動きの特徴により、駆動トルクに加えていかなる追加の命令または信号も必要とせずに、自己係止および自己係止解除する設計がもたらされる。
【００３４】
明確さを増すために、本明細書において説明され、図８において示されるようなアクチュエータ１０１の、さらなる断面図を提供する。図１０は、太陽歯車２４０、遊星歯車２４４、リング歯車２４８、および遊星キャリヤ２５２を備える、図８に示す遊星構成２３６の断面図を示す。図１１は、リング歯車２４８、遊星キャリヤ２５２、および回転子延長部２５６を備える、図８に示す遊星構成２３６の断面図を示す。図１２は、係止キー１２０が係止位置にある回転子１１６の断面図を示す。
【００３５】
上記の図において、図１３は、たとえばラム１０８をアクチュエータ１００内の後退位置に係止するなど、線形アクチュエータの線形出力部材を係止するための方法の、例示的な工程ステップの流れ図を示す。工程ステップ３００は、アクチュエータ１００の回転式係止アセンブリ１１２内に配置された回転子１１６を、第１の係止された回転子位置へと回転させることを含み、回転式係止アセンブリ１１２は、アクチュエータ１００のハウジング１０４内の軸方向運動が抑制される。
【００３６】
回転子１１６を第１の係止位置へと回転させることに応答して、工程ステップ３１０は、回転式係止アセンブリ１１２内の係止キー１２０を移動させて、ラム１０８の径方向溝１２４に係合させることを含む。回転子１１６を第１の係止された回転子位置へと回転させることに応答して、係止キー１２０は、回転子孔１２８の内径により、ラム１０８の径方向溝１２４内に拘束されることがさらに理解されるであろう。この工程は、回転子１１６を第２の非係止部回転子位置へと回転させることをさらに含むことができ、それにより、係止キー１２０が軸方向溝１４０内へと径方向外向きに移動するための間隙および自由度をもたらし、係止キーを径方向溝１２４から離すことを可能にする。表面１４４、１４８が連結するので、ラム１０８の後退位置からの軸方向運動によって一部の軸方向の力が径方向の力の成分へと分解されて、係止キー１２０をラム１０８の径方向溝から離す。
【００３７】
開示されるように、本開示のいくつかの実施形態は、長さおよび直径ならびに質量のうちの少なくとも１つにおいてサイズ全体が縮小された単一部片のハウジングを用いて、ラムの堅固な直接の係止を提供する能力、別個の電気的／水圧的／油圧的および／または機械的な係止または非係止命令または信号を用いずに、線形ラムの係止および解放を開始する能力、ならびにより高い信頼性をもたらすための単純に係止される荷重通路などの、利点を備えることができる。
【００３８】
３つの軸方向溝を備える回転子を有する、本開示の実施形態を説明してきたが、本開示の範囲は、そのように限定されず、たとえば１つ、２つ、４つ、またはそれ以上の溝など、らせん形の溝を含むことができる他の数の溝を有する回転子を備えることが企図されることが理解されるであろう。さらに、線形ピストンにより回転子を制御する、本開示の実施形態を説明してきたが、本開示の範囲はそのように限定されず、たとえば線形モータまたはソレノイドなど、代替手段によって制御することができるピストンを備えることが企図されることが理解されるであろう。さらに、星形構成を有する連結器である連結器２３２（図２に星形構成として示す）に関して本開示の実施形態を説明してきたが、本開示の範囲はそれに限定されず、たとえば正方形、六角形、八角形、トルクス（ＴＯＲＸ）など、トルク伝達手段の他の幾何学形状を備えることが企図されることが理解されるであろう。
【００３９】
すなわち、その例示的な実施形態に適用されるときの本発明の基本的な新規特徴を、図示、説明、および指摘してきたが、図示の装置の形態および詳細ならびにそれらの動作における、様々な省略および代用ならびに変更が、本発明の精神から逸脱することなく当業者により行われ得ることが理解されるであろう。さらに、同じ結果を実現するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を果たす、これらの要素および／または方法ステップのすべての組み合わせが、本発明の範囲に包含されることがはっきりと意図される。さらに、本発明の何らかの開示された形態または実施形態と関連付けて図示および／または説明される、構造および／または要素および／または方法ステップは、開示されまたは説明されまたは示唆される他の何らかの形態または実施形態に、一般的な設計上の選択の問題として組み込むことができることが認識されるべきである。したがって、本明細書に添付される特許請求の範囲によって指示されるようにのみ限定されることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１００  アクチュエータ
１０１  アクチュエータ
１０４  ハウジング
１０８  ラム
１１２  回転式係止アセンブリ
１１６  回転子
１２０  係止キー
１２４  径方向溝
１２８  孔
１３２  冠部
１３６  係止リング
１３８  溝
１４４  表面
１４８  表面
１５２  開口部
１５６  誘導面
１６０  表面
１６２  係止部追従部
１６４  ばね
１６８  係止ピストン
１７０  ピン
１７２  ばね構成
１７６  状態指示器
１８０  スイッチ
１８４  標的
１８８  係止アーム
１９２  枢動部
１９３  ショルダ
１９５  溝
１９６  動的封止部
２００  動的封止部
２０４  動的封止部
２０８  拡張側
２１２  後退側
２１３  表面
２１５  表面
２１６  ボールナット
２２０  ボールねじ
２２４  ウォーム歯車
２２８  ウォーム
２３２  連結器
２３６  遊星構成
２４０  太陽歯車
２４４  遊星歯車
２４８  リング歯車
２５２  遊星キャリヤ
２５６  回転子延長部
２６０  スロット
３００  工程ステップ
３１０  工程ステップ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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