(57)【要約】      （修正有）【課題】回転式イナーター及びアクチュエータを減衰させる方法を提供する。【解決手段】アクチュエータ２０２を減衰させるための装置が、イナーター３００を含む。イナーターは、イナーター軸に沿って互いに対して可動であり、支持構造体１１６及びアクチュエータによって作動される可動デバイス１２４に相互に排他的に連結されるように構成された第１の末端部３０２及び第２の末端部３０４を含む。イナーターは、第１の末端部に連結され、第１の末端部とともに可動であるロッドと、第２の末端部に連結され、第２の末端部とともに可動であるねじ山付きシャフトとを更に含む。イナーターは、ロッド及びねじ山付きシャフトのうちの１つに連結されたフライホイール環３１８を有するフライホイール３１４を更に含む。フライホイールは、アクチュエータによる可動デバイスの作動に対応する、ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速に比例して回転する。【選択図】図１
2018024412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（２０２）を減衰させるための装置であって、
イナーター軸（３０６）に沿って互いに対して可動であり、支持構造体（１１６）及び前記アクチュエータ（２０２）によって作動される可動デバイス（１２４）に相互に排他的に連結されるように構成された第１の末端部（３０２）及び第２の末端部（３０４）と、
前記第１の末端部（３０２）に連結され、前記第１の末端部とともに可動であるロッド（３０８）と、
前記第２の末端部（３０４）に連結され、前記第２の末端部とともに可動であるねじ山付きシャフト（３２２）と、
前記ロッド（３０８）及び前記ねじ山付きシャフト（３２２）のうちの少なくとも１つに連結されたフライホイール環（３１８）を有するフライホイール（３１４）であって、前記アクチュエータ（２０２）による前記可動デバイス（１２４）の作動に対応して、前記ねじ山付きシャフト（３２２）に対する前記ロッド（３０８）の軸方向加速に比例して回転するように構成されたフライホイール（３１４）と
を含むイナーター（３００）を備える装置。
【請求項２】
前記ねじ山付きシャフト（３２２）が、前記第２の末端部（３０４）に回転不能に連結されており、
前記ねじ山付きシャフト（３２２）に対する前記ロッド（３０８）の軸方向加速が、前記フライホイール（３１４）の比例する回転加速を引き起こすように、前記フライホイール（３１４）が、前記ロッド（３０８）に回転可能に連結され、前記ねじ山付きシャフト（３２２）にねじ式に係合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ（２０２）が、前記可動デバイス（１２４）の作動中、互いに対して軸方向に可動であるロッド端（２１４）及びキャップ端（２１２）を有するリニアアクチュエータであり、前記ロッド端（２１４）及び前記キャップ端（２１２）は、前記支持構造体（１１６）及び前記可動デバイス（１２４）のうちの１つに相互に排他的に連結されている、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記イナーター（３００）が、前記アクチュエータ（２０２）に組み込まれていて、前記アクチュエータ（２０２）が、前記ロッド（３０８）の一端に連結され、ハウジング（２２８）内で軸方向にスライド可能なピストン（２１６）を有する油圧式アクチュエータ（２０４）であり、
前記アクチュエータ（２０２）の前記ロッド端（２１４）及び前記キャップ端（２１２）のうちの１つが、前記イナーター（３００）の前記第１の末端部（３０２）として機能し、前記ロッド端（２１４）及び前記キャップ端（２１２）のうちの残りの１つが、前記第２の末端部（３０４）として機能し、
前記フライホイール（３１４）が、前記フライホイール環（３１８）において前記ピストン（２１６）及び前記ロッド（３０８）のうちの１つに回転可能に連結され、前記フライホイール（３１４）が、前記ねじ山付きシャフト（３２２）にねじ式に連結され、前記ねじ山付きシャフト（３２２）に対する前記ピストン（２１６）の軸方向加速に比例して回転方向に加速するように構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記イナーター（３００）が、前記アクチュエータ（２０２）に組み込まれていて、前記アクチュエータ（２０２）が、前記ロッド（３０８）の一端に連結され、ハウジング（２２８）内で軸方向にスライド可能なピストン（２１６）を有する油圧式アクチュエータ（２０４）であり、前記ピストン（２１６）が分割し、
前記アクチュエータ（２０２）の前記ロッド端（２１４）及び前記キャップ端（２１２）のうちの１つが、前記イナーター（３００）の前記第１の末端部（３０２）として機能し、前記ロッド端（２１４）及び前記キャップ端（２１２）のうちの残りの１つが、前記第２の末端部（３０４）として機能し、
前記フライホイール（３１４）が、前記第２の末端部（３０４）に回転可能に連結され、
前記ねじ山付きシャフト（３２２）が、前記フライホイール（３１４）に固定して連結され、前記フライホイール（３１４）と一致して回転可能であり、
前記ねじ山付きシャフト（３２２）に対する前記ロッド（３０８）の直線並進運動が、前記アクチュエータ（２０２）による前記可動デバイス（１２４）の作動に対応して、前記フライホイール（３１４）及び前記ねじ山付きシャフト（３２２）の回転を引き起こすように、前記ピストン（２１６）が、前記ロッド（３０８）に固定して連結され、前記ねじ山付きシャフト（３２２）にねじ式に係合されている、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ロッド（３０８）と前記ねじ山付きシャフト（３２２）の相対的な軸方向運動に対応して前記フライホイール（３１４）の回転を能動的に制御するように構成されたモーター（３５０）を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記モーター（３５０）が、フライホイール外周（３１６）に取り付けられた１つ以上の永久磁石（３５４）並びにピストン内壁（２２２）及びハウジング側壁（２３２）のうちの１つに取り付けられた１つ以上の巻線（３５２）を含む永久磁石直流モーターである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ（２０２）が、前記アクチュエータ（２０２）内のピストン（２１６）の直線位置を感知するように構成されたリニア位置センサを含み、
前記モーター（３５０）が、前記ピストン（２１６）の前記直線位置に対応して方向転換される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記可動デバイス（１２４）が、航空機（１００）の動翼（１２２）である、請求項１、請求項２又は請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
アクチュエータ（２０２）を減衰させる方法であって、
アクチュエータ（２０２）を用いて、可動デバイス（１２４）を作動させることと、
前記可動デバイス（１２４）に連結されたイナーター（３００）を用いて、前記可動デバイス（１２４）の作動と同時に且つ作動に比例して、前記イナーター（３００）の第２の末端部（３０４）に対して第１の末端部（３０２）を軸方向に加速させることと、
前記第２の末端部（３０４）に対する前記第１の末端部（３０２）の前記軸方向加速に比例して且つ前記軸方向加速と同時に、前記イナーター（３００）のフライホイール（３１４）を回転方向に加速させることと、
前記フライホイール（３１４）を回転方向に加速させることに応じて、前記可動デバイス（１２４）及び前記アクチュエータ（２０２）のアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることと
を含む方法。
【請求項１１】
アクチュエータ荷重振動振幅を減少させるステップは、
前記可動デバイス（１２４）の共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記イナーター（３００）が、前記アクチュエータ（２０２）に組み込まれていて、前記アクチュエータ（２０２）が、ロッド（２２４）の一端に連結され、ハウジング（２２８）内で軸方向にスライド可能なピストン（２１６）を有する油圧式アクチュエータ（２０４）であり、
前記フライホイール（３１４）が、前記ピストン（２１６）及び前記ロッド（２２４）のうちの１つに回転可能に連結され、前記フライホイール（３１４）が、ねじ山付きシャフト（３２２）にねじ式に連結されている、請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アクチュエータ（２０２）による前記可動デバイス（１２４）の作動に対応する前記フライホイール（３１４）の回転を能動的に制御するステップを更に含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記フライホイール（３１４）の回転を能動的に制御するステップが、
モーター（３５０）を用いて前記フライホイール（３１４）を加速させること及び減速させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記フライホイール（３１４）の回転を能動的に制御するステップが、
指令された位置の方への前記可動デバイス（１２４）の前記アクチュエータ（２０２）による作動の開始の間、前記フライホイール（３１４）を、モーター（３５０）を用いて加速させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アクチュエータに関し、より詳細には、回転式イナーター及びアクチュエータを減衰させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、通常、乗務員又は自動操縦装置からの指令に応じた航空機の方向及び姿勢制御のための飛行制御システムを含む。飛行制御システムは、ロール制御のための翼上のエルロン、ピッチ制御のための尾部の水平尾翼上のエレベーター、ヨー制御のための尾部の垂直尾翼上のラダー、及び他の可動な制御面などの、複数の可動な動翼を含み得る。動翼の動きは、支持構造体（例えば、翼スパー）と動翼（例えば、エルロン）との間に機械的に連結された１つ以上のアクチュエータによって通常もたらされる。多くの航空機において、動翼のためのアクチュエータは、通常一定の作動圧力で動作する１つ以上の油圧システムによって駆動されるリニア油圧式アクチュエータである。
【０００３】
航空機設計者が直面する課題の１つは、飛行中における動翼のフラッターの発生を防止することである。制御面のフラッターは、空気力学的に誘発された動翼の不安定な振動と言うこともでき、飛行制御システムの動作帯域が動翼の共振振動数と重なる飛行制御システムにおいて起こりうる。減衰されない場合、振動は、振幅が急速に増加し、動翼とアクチュエータの据え付けシステムの強度性能を超えることを含む、望ましくない結果をもたらす可能性がある。飛行制御システムにおける弾性が、制御面のフラッターの可能性に寄与している。例えば、油圧式アクチュエータは、油圧流体の圧縮性による荷重の下で線形バネ応答を示し得る。油圧流体の圧縮性は、アクチュエータピストンの断面積、油圧流体の体積、及び油圧流体の有効バルク弾性率によって特徴付けられ得る。
【０００４】
制御面のフラッターに対処する１つの方法は、動作帯域が動翼の共振振動数と重ならない飛行制御システムを設計することを含み、アクチュエータに対する荷重の慣性を制限すること及び／又は慣性荷重に反応する手段としてピストン断面積を増加させることを含んでもよい。あいにく、上記の既知の方法は、アクチュエータに耐静荷重性能を与えずに、むしろ、動作帯域における共振を回避する手段として、より大きな慣性に反応する能力をアクチュエータに与えるようなサイズのアクチュエータシステムに帰結する。理解されるように、制御面の慣性を制限することは、制御面の面積の減少に対応する。航空機尾部の大きな慣性の制御面の表面積の減少は、航空機の姿勢制御可能性を減少させ得る。理解されるように、アクチュエータのピストン断面積の増加は、アクチュエータ、配管、貯蔵器、及び他の構成要素のサイズ及び重量を含む、油圧システム構成要素のサイズ及び重量の増加に対応する。アクチュエータの増加したサイズは、空気力学的表面の外側モールドラインの更に外側に突き出て、航空機の空気力学的抗力の増加をもたらし得る。姿勢制御可能性の低下、油圧システムの重量の増加、及び空気力学的抗力の増加は、航空機の安全性、燃料効率、航続距離、及び／又は最大積載量を減少させ得る。
【０００５】
理解されるように、アクチュエータの動作帯域が、振動応答なしで、可動なデバイスの共振振動数と調和する又はそれを包含することを可能にするシステム及び方法に対する要求が、当該技術分野において存在する。
【発明の概要】
【０００６】
アクチュエータに関連付けられた上記要求が、アクチュエータを減衰させるイナーターを含む装置を提供する本開示によって具体的に対処され、軽減される。イナーターは、イナーター軸に沿って互いに対して可動であり、支持構造体及びアクチュエータによって作動される可動デバイスに相互に排他的に連結されるように構成された第１の末端部及び第２の末端部を含む。一例において、イナーターは、第１の末端部に連結され、第１の末端部とともに動くことができるロッドを更に含む。イナーターはまた、第２の末端部に連結され、第２の末端部とともに動くことができるねじ山付きシャフトを含む。イナーターは、ロッドに連結されたフライホイール環を有するフライホイールを更に含む。フライホイールは、アクチュエータによる可動デバイスの作動に対応する、ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速に比例して回転するように構成される。
【０００７】
航空機の支持構造体に枢動可能に連結された動翼を有する航空機もまた開示される。航空機は、動翼を作動させるように構成された油圧式アクチュエータを更に含む。加えて、航空機は、支持構造体及び動翼に相互に排他的に連結された第１の末端部及び第２の末端部を有するイナーターを含む。イナーターは、第１の末端部とともに動くことのできるロッド、及び第２の末端部とともに動くことのできるねじ山付きシャフトを更に含む。イナーターはまた、ロッド及びねじ山付きシャフトに連結されたフライホイールを含む。フライホイールは、アクチュエータによる動翼の作動に対応する、ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速に比例して回転するように構成される。
【０００８】
加えて、アクチュエータを減衰させる方法が開示される。本方法は、アクチュエータを用いて、可動デバイスを作動させることを含む。加えて、本方法は、可動デバイスに連結されたイナーターを用いて、可動デバイスの作動と同時に且つ可動デバイスの作動に比例して、イナーターの第２の末端部に対して第１の末端部を軸方向に加速させることを含む。更に、本方法は、第２の末端部に対する第１の末端部の軸方向加速に比例して且つ軸方向加速と同時に、イナーターのフライホイールを回転方向に加速させることを含む。加えて、本方法は、フライホイールを回転方向に加速させることに応じて、可動デバイス及びアクチュエータのアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含む。
【０００９】
論じられた特徴、機能、及び利点が、本開示の種々の例において独立に達成されることができ、又は更に別の例において組み合わされてもよく、その更なる詳細が、以下の説明及び図面を参照して、理解することができる。
【００１０】
本開示のこれら及び他の特徴が、図面を参照すると、より明らかになるであろう。ここで、同様な数字は、全体を通して、同様な部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】動翼を作動させる油圧式アクチュエータを含み、油圧式アクチュエータを減衰させるイナーターを更に含む航空機の飛行制御システムのブロック図である。
【図２】油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例のブロック図である。
【図３】航空機の透視図である。
【図４】エルロンに動作的に連結されたアクチュエータ及びイナーターを示す、翼の一部分の上面図である。
【図５】図４の線５に沿って得られた翼の断面図であり、翼スパーとエルロンの一端部の間に機械的に連結されたリニア油圧式アクチュエータの例を示す。
【図６】図４の線６に沿って得られた翼の断面図であり、アクチュエータの反対側の端部でエルロンに連結されたイナーターの例を示す。
【図７】アクチュエータハウジング内で軸方向にスライド可能なピストンを有するリニア油圧式アクチュエータの例の断面図である。
【図８】第１の末端部に連結されたロッド及び第２の末端部に連結されたねじ山付きシャフトを有し、ねじ山付きシャフトにねじ式に係合され、ねじ山付きシャフト及び第２の末端部に対するロッド及び第１の末端部の軸方向加速に比例して回転するように構成されたフライホイールを含むイナーターの例の断面図である。
【図９】図８の線９に沿って得られたフライホイールの拡大断面図であり、フライホイール環をイナーターロッドに回転可能に連結するベアリングを示し、ねじ山付きシャフトへのフライホイールのねじ式の係合を更に示す。
【図１０】平衡でない油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図であり、油圧式アクチュエータのピストンに回転可能に連結されたイナーターフライホイールを示す。
【図１１】フライホイールの回転中に油圧流体内に粘性減衰を発生させるフライホイール突出部を有するイナーターの例の断面図である。
【図１２】図１１の線１２に沿って得られたイナーターの例の透視図であり、フライホイールの外周に間隔をおいて配置された半径方向に延在する複数のフライホイールブレードを示す。
【図１３】ピストンロッド内で軸方向にスライド可能な内部ピストンを有する部分的に平衡な油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図である。
【図１４】実質的に同等の断面積を有する対向するピストン側面を有する平衡な油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図である。
【図１５】油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図であり、フライホイールが、油圧式アクチュエータのピストン内に回転可能に収納されており、フライホイールの回転を能動的に制御するための電気フライホイールモーター及びブレーキを含む。
【図１６】図１５の線１６に沿って得られたフライホイール及びピストンの拡大断面図であり、電気フライホイールモーターが、フライホイール外周に取り付けられた永久磁石及びピストン内壁に取り付けられた巻線を有することを示す。
【図１７】油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図であり、フライホイール及びねじ山付きシャフトが、アクチュエータ端壁に回転可能に連結され、ピストンがロッドに固定して連結されている。
【図１８】図１７の線１８に沿って得られたフライホイール及びピストンの拡大断面図であり、ねじ山付きシャフトに対するロッドの直線並進運動が、フライホイール及びねじ山付きシャフトの回転を引き起こすように、フライホイール環が、アクチュエータ端壁に回転可能に連結され、ピストンが、ねじ山付きシャフトにねじ式に係合されていることを示す。
【図１９】アクチュエータ端壁に回転可能に連結され、フライホイール外周に取り付けられた永久磁石及びアクチュエータのハウジング側壁に取り付けられた巻線を含む電気フライホイールモーターを有するフライホイールの例の断面図である。
【図２０】電気フライホイールモーターを有し、フライホイールの動的制動を提供するように構成されたブレーキを更に含むフライホイールの更なる例の断面図である。
【図２１】リニア電気機械式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図であり、フライホイールが、アクチュエータモーターに回転可能に連結され、ねじ山付きシャフトにねじ式に係合されていることを示す。
【図２２】油圧式アクチュエータに組み込まれたイナーターの例の断面図であり、記号ｘ，ｘ０，ｘ１，及びｘ２は、それぞれ、ロッド端、キャップ端、ピストン、及びフライホイールの並進運動のための参照点を示し、これらの記号は、組み込まれたイナーターを有するアクチュエータの応答を特徴付ける伝達関数の導出に用いられる。
【図２３】３０００ｐｓｉ，５０００ｐｓｉ，及び８０００ｐｓｉの作動圧力の下で動作するアクチュエータについての振動数対大きさ（例えば、振幅）をプロットするグラフであり、イナーターによって減衰されていないアクチュエータの振幅に対するイナーターによって減衰されたアクチュエータの振幅の減少を示す。
【図２４】イナーターを用いてアクチュエータを減衰させる方法に含まれ得る１つ以上の工程を有するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の様々な例を示す目的である図面を参照すると、支持構造体１１６と可動デバイス１２４の間に連結され、可動デバイス１２４を動かす又は作動させるように構成された油圧式アクチュエータ２０４のブロック図が、図１に示される。ブロック図は、アクチュエータ２０２を減衰させるための回転式イナーター３００を有利に含む。イナーター３００は、以下に詳細に説明されるように、支持構造体１１６と可動デバイス１２４の間に連結され、アクチュエータ２０２による作動中の可動デバイス１２４の動的応答を改善するように構成される。図１及び図４〜図９に示される例において、イナーター３００は、アクチュエータ２０２とは別個の構成要素として提供される。しかしながら、以下に説明する他の例（例えば、図２及び図１０〜図２１）では、イナーター３００は、アクチュエータ２０２に組み込まれている。
【００１３】
アクチュエータ２０２は、ピストンロッド２２４に連結されたピストン２１６を含む。ピストン２１６は、アクチュエータハウジング２２８（例えば、シリンダー）内でスライド可能である。アクチュエータ２０２は、アクチュエータハウジング２２８内部のピストン２１６の一方又は両方の側面に平衡でない仕方で作用する加圧された油圧流体に応じて、互いに対して軸方向に可動なロッド端２１４及びキャップ端２１２を更に含む。示された例では、ロッド端２１４は、可動デバイス１２４に連結されており、キャップ端２１２は、支持構造体１１６に連結されている。しかしながら、アクチュエータ２０２は、ロッド端２１４が、支持構造体１１６に連結され、キャップ端２１２が、可動デバイス１２４に連結されるように、取り付けられてもよい。
【００１４】
なおも図１を参照し、イナーター３００は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動に対応して、イナーター軸３０６（図８）に沿って互いに対して軸方向に可動又は並進運動可能である第１の末端部３０２及び第２の末端部３０４を含む。示された例では、第１の末端部３０２は、可動デバイス１２４に連結されており、第２の末端部３０４は、支持構造体１１６に連結されている。しかしながら、イナーター３００は、第１の末端部３０２が、支持構造体１１６に連結され、第２の末端部３０４が、可動デバイス１２４に連結されるように、取り付けられてもよい。図示されていないが、一例において、イナーター３００が連結されている支持構造体は、アクチュエータ２０２が連結されている支持構造体１１６と異なる支持構造体であってもよい。
【００１５】
イナーター３００は、第１の末端部３０２に連結され、第１の末端部３０２とともに軸方向に可動な（例えば、並進運動可能な）イナーターロッド３０８を含む。イナーターロッド３０８は、イナーター軸３０６と一直線又は平行であってよい。イナーターロッド３０８は、ロッドボア３１０を画定するように中空であってもよい。ねじ山付きシャフト３２２が、第２の末端部３０４に連結され、第２の末端部３０４とともに軸方向に可動（例えば、並進運動可能）である。ねじ山付きシャフト３２２は、イナーター軸３０６と一直線又は平行であってよい。ねじ山付きシャフト３２２は、ロッドボア３１０の中に受け入れることができる自由端３２４を有する。ねじ山付きシャフト３２２は、中空であってもよく、又はねじ山付きシャフト３２２の自由端３２４で開いているシャフトボア３２３を含んでもよい。ねじ山付きシャフト３２２は、シャフトボア３２３からねじ山付きシャフト３２２の外側に半径方向に延在し、ねじ山付きシャフト３２２の外側とシャフトボア３２３との間の流体の流れを可能にする半径方向通路３２５を含んでもよい。シャフトボア３２３は、流体（例えば、油圧流体（図示せず））が、第２の末端部３０４（組み込まれていないイナーターの場合（図１））又はキャップ端２１２（組み込まれているイナーターの場合（図２））における流体キャビティから、シャフトボア３２３を通って、ねじ山付きシャフト３２２の自由端３２４（図８）における流体キャビティの中に流れ、ベアリング３２８及び／又はフライホイール環３１８の可動部に潤滑油を差すことを可能にし得る。シャフトボア３２３のサイズ（例えば、直径）並びに半径方向通路３２５のサイズ（例えば、直径）及び量は、ベアリング３２８及びフライホイール環３１８へ流体の流れを配分するように構成され得る。
【００１６】
図１に示されるように、イナーター３００は、フライホイール３１４（例えば、回転する質量）を含む。幾つかの例において（例えば、図６及び図８〜図１６）、フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に連結されており、これは、ねじ山付きシャフト３２２の直線運動をフライホイール３１４の回転運動に変える。フライホイール３１４は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動に対応する、ねじ山付きシャフト３２２に対するイナーターロッド３０８の軸方向運動に比例して回転するように構成される。この点で、フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２（例えば、第２の末端部３０４に連結された）に対するイナーターロッド３０８（例えば、第１の末端部３０２に連結された）の軸方向加速及び減速に比例して回転方向に加速及び減速するように構成される。
【００１７】
図１、図８〜９、及び図１４に示され、以下に詳細に記載されるように、有利には、フライホイール３１４は、フライホイール環３１８においてイナーターロッド３０８に連結され、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合されている。しかしながら、他の例では、フライホイール環３１８は、図１０〜図１３及び図１５〜図１６に示され、以下に記載されるように、ピストン２１６に連結され得る。更に別の例では、フライホイール環３１８は、図１７〜図２０に示され、以下に記載されるように、アクチュエータハウジング２２８に連結され得る。
【００１８】
フライホイール３１４が連結される構成要素にかかわらず、フライホイール３１４は、フライホイール３１４をイナーターロッド３０８（図１、図８〜図９、図１４）、ピストン２１６（図１０〜図１３及び図１５〜図１６）、又はアクチュエータハウジング２２８（図１７〜図２０）に回転可能に連結させるために、フライホイール環３１８に少なくとも１つのベアリング３２８（例えば、スラストベアリング３２８）を含み得る。ベアリング３２８は、フライホイール３１４が、ねじ山付きシャフト３２２に対するイナーターロッド３０８の軸方向運動に応じて、ねじ山付きシャフト３２２のねじ山上で回転しながら、イナーターロッド３０８とともに軸方向に並進運動することを可能にする。有利には、フライホイール３１４を、フライホイール外周３１６ではなく、フライホイール環３１８において構成要素（すなわち、イナーターロッド３０８、ピストン２１６、又はアクチュエータハウジング２２８）に連結することによって、フライホイール３１４は、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の高振動数の、振動性の、軸方向加速の間、軸方向の曲げが制限される。さもなければ、フライホイールのそのような軸方向の曲げは、高振動数の、振動性の、軸方向加速の間、フライホイールの回転運動を減少させるであろう。
【００１９】
図１の例を更に参照すると、支持構造体１１６が、航空機１００の翼１１４のスパー１１８として構成されているのが示されている。可動デバイス１２４は、航空機１００の飛行制御システム１２０の動翼１２２として示される。動翼１２２は、翼スパー１１８又は他の構造などの堅い支持構造体１１６にヒンジ式に連結され得る。動翼１２２は、ヒンジ軸１２６の周りに枢動可能であってもよい。動翼１２２は、スポイラー、エルロン、エレベーター１１２、エレボン、フラッペロン、ラダー１０８、高揚力装置、例えば前縁スラット、後縁フラップ、又は任意の他のタイプの可動デバイス１２４を含むが、それらに限定されない、様々な異なる構成のうちの任意の１つを含み得る。
【００２０】
アクチュエータ２０２は、乗務員又は自動操縦装置からの指令入力に応じて、動翼１２２を指令された位置に移動させる正の力を与える。イナーター３００は、動翼１２２の変位の制御及び減衰を提供する。１つ以上のイナーター３００が、飛行制御システム１２０に含まれてもよい。一例では、１つ以上のイナーター３００が、動翼１２２の共振振動数で空気力学的に誘発され得るような制御面のフラッターを抑制又は防止するように構成され得る。例えば、本開示のイナーター３００は、航空機１００の動翼１２２のフラッター振動数に対応し得る最大で約２０Ｈｚ（例えば、±５Ｈｚ）までの（例えば、共振振動数の）共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させるように構成され得る。追加的又は代替的に、イナーター３００は、以下に詳細に記載されるように、可動デバイス１２４の作動速度を増加させる、及び／又は可動デバイス１２４の指令された位置の位置オーバーシュートを防止するなどの、可動デバイス１２４の動的応答を改善するための追加機能を提供し得る。
【００２１】
一例において、イナーター３００は、フライホイール３１４の回転が、連結されたアクチュエータ２０２と可動デバイス１２４の共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を、さもなければイナーター３００なしで同じアクチュエータ２０２を用いて生ずるであろうアクチュエータ荷重振動振幅に対して少なくとも約１０パーセント減少させるように、構成され得る。有利には、本開示のイナーター３００は、アクチュエータ２０２の動作帯域が、振動応答の可能性なしで、動翼１２２とアクチュエータ２０２の据え付けシステム（図示せず）の強度性能を超える可能性なしで、及び／又は航空機１００を空気力学的に不安定にし得る動翼１２２の偏りの可能性なしで、連結された可動デバイス１２４とアクチュエータ２０２の共振振動数を包含する又はそれと調和することを可能にする。
【００２２】
イナーター３００の本開示の例は、振動応答の可能性なしで、アクチュエータ２０２システムの全体的なサイズ及び重量の減少を可能にする。更に具体的には、イナーター３００は、アクチュエータ２０２に対する慣性荷重の低減を可能にし、これにより、アクチュエータ２０２のピストン断面積の低減並びに貯蔵器、配管直径、アキュムレータ、ポンプ、及び他の構成要素を含む他の油圧システム構成要素のサイズ及び重量の減少を可能にする。この点で、イナーター３００は、動的応答がピストン断面積又は荷重慣性によって制限される任意のアプリケーションにおいて、油圧式アクチュエータシステムのための出力密度を増加させる。本開示のイナーター３００の例は、少なくとも５０００ｐｓｉの作動圧力で動作するように構成された油圧式アクチュエータ２０４とともに実施され得る。例えば、イナーター３００の例は、約３０００ｐｓｉの作動圧力で動作する油圧式アクチュエータ２０４とともに実施されてもよく、幾つかの例では、油圧式アクチュエータ２０４は、約８０００ｐｓｉの作動圧力で動作してもよい。油圧式アクチュエータ２０４の比較的高い作動圧力は、油圧システム（例えば、飛行制御システム１２０）を通る油圧流体の総流量の低減を容易にし、このことは、油圧流体の貯蔵器及びアキュムレータに対する体積要件の低減を可能にし得る。
【００２３】
航空機１００の場合、アクチュエータ２０２のサイズの低減は、そのようなアクチュエータ２０２が航空機１００の外側モールドライン（図示せず）の外側に突き出る量を低減し、その結果、空気力学的抗力が低下し得る。更に、本開示のイナーターの例は、航空機推進ユニット（例えば、ガスタービンエンジン）からの離陸出力の量の低減を可能にし、これは、民間航空機用途などにおいて高バイパス比ガスタービンエンジンを用いる可能性を提供し得る。油圧システムのサイズの減少、空気力学的抗力の低減、及び／又は離陸出力の低減は、限定しないが、燃料効率、航続距離、及び／又は最大積載量の増加を含む航空機性能の向上をもたらし得る。
【００２４】
本開示のイナーターの例は、リニア油圧式アクチュエータ２０４の文脈で記載されているけれども、イナーター３００は、限定されないが、ロータリ油圧式アクチュエータ、電気油圧式アクチュエータ（例えば、ロータリ又はリニア）、機械式アクチュエータ、電気機械式アクチュエータ、及び他のタイプのアクチュエータを含む他のタイプのアクチュエータ２０２で実施され得る。一例では（図２１参照）、電気機械式アクチュエータ２４２が、可動デバイス１２４に連結されたねじ山付きシャフト３２２を有するリニア電気機械式アクチュエータであってもよい。図２１を参照して以下で詳細に説明されるように、リニア電気機械式アクチュエータ２４２は、ねじ山付きシャフト３２２の軸方向運動を引き起こすための電気アクチュエータモーター２４４を含んでもよい。フライホイール３１４が、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合され、リニア電気機械式アクチュエータ２４２による可動デバイス１２４の作動中に、ねじ山付きシャフト３２２の軸方向加速及び減速に比例して回転方向に加速及び減速するように構成され得る。
【００２５】
本開示のイナーターの例は、航空機飛行制御システム１２０の文脈で記載されているけれども、イナーター３００のうちのいずれかが、限定しないが、任意の産業における種々の異なるアプリケーションのうちの任意の１つにおける使用のための任意のタイプの開ループ又は閉ループ制御システムで実施されてもよい。この点で、本開示のイナーター３００は、任意の乗り物用途又は非乗り物用途で実施され得る。例えば、イナーター３００は、任意の海の、地上の、空の、及び／又は宇宙のアプリケーションで、並びに任意の乗り物又は非乗り物システム、サブシステム、アセンブリ、サブアセンブリ、構造物、建築物、機械、及び可動デバイスを作動させるためにアクチュエータを使用するアプリケーションで、実施され得る。
【００２６】
幾つかの例では、イナーター３００は、乗り物の移動の方向を制御するように構成された可動デバイスの運動を減衰させるために実施され得る。例えば、イナーターは、空の乗り物の空気力学的制御面、船舶の流体力学的制御面、航空機又は打上げ機（例えば、ロケット）の推力偏向ノズルを含む推力案内器、又は乗り物の移動の方向に影響を及ぼし、振動性の外力を受けやすい任意の他のタイプの機械装置の運動を減衰させるために、実施され得る。陸上を移動するように構成された車輪付き乗り物の特定の例において、本開示のイナーターの例の任意の１つが、前脚などの航空機の着陸装置の操舵可能な車輪に発生し得るような、車輪の異常振動を制御又は回避するための操舵システムで実施され得る。
【００２７】
図２は、航空機１００の支持構造体１１６と飛行制御システム１２０の動翼１２２との間に連結された油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の例のブロック図である。示された例において、アクチュエータ２０２は、ロッド（例えば、ピストンロッド２２４）に連結され、ハウジング（図示せず）内で軸方向にスライド可能なピストン２１６を有するリニア油圧式アクチュエータ２０４である。示された例において、イナーター３００のフライホイール３１４が、フライホイール環３１８においてピストン２１６に回転可能に連結されている。フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に連結されており、ねじ山付きシャフト３２２に対するピストン２１６及びロッドの軸方向加速に比例して回転方向に加速するように構成される。しかしながら、上記のように、フライホイール３１４は、ピストン２１６（例えば、図１０〜図１６）に回転可能に連結されてもよいし、又はフライホイール３１４は、アクチュエータハウジング２２８のキャップ端２１２（例えば、図１７〜図２０）若しくはロッド端２１４に回転可能に連結されてもよい。
【００２８】
上記のように、ねじ山付きシャフト３２２は、自由端３２４で開いており、流体（例えば、油圧流体）が、キャップ端２１２のキャップ端チャンバ２３６から、シャフトボア３２３を通って、ねじ山付きシャフト３２２の自由端３２４から流れ出ることを可能にし、流体がベアリング３２８及び／又はフライホイール環３１８の可動部に潤滑油を差すことを可能にする半径方向通路３２５を有する、シャフトボア３２３を含んでもよい。シャフトボア３２３及び半径方向通路３２５は、本明細書に開示されたイナーター３００の例の任意の１つに含まれてもよい。
【００２９】
本開示で、イナーター３００がアクチュエータ２０２に組み込まれる例において、アクチュエータ２０２のロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第１の末端部３０２として機能し、アクチュエータ２０２の残りのロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第２の末端部３０４として機能する。この点で、「第１の末端部」及び「第２の末端部」という用語は、「ロッド端」及び「キャップ端」という用語と交換可能に、一対一対応ではなく用いられる。加えて、イナーター３００がアクチュエータ２０２に組み込まれる例において、「ロッド」という用語は、「ピストンロッド」及び「イナーターロッド」という用語と交換可能に用いられる。同様に、イナーター３００がアクチュエータ２０２に組み込まれる例において、「ハウジング」という用語は、「アクチュエータハウジング」及び「イナーターハウジング」という用語と交換可能に用いられる。
【００３０】
図３は、１つ以上のアクチュエータ２０２の制御及び／又は減衰のための１つ以上のイナーター３００を有する航空機１００の透視図である。航空機１００は、胴体１０２及び胴体１０２から外側に延在する１対の翼１１４を含み得る。航空機１００は、１対の推進ユニット（例えば、ガスタービンエンジン）を含み得る。上記のように、各翼１１４は、イナーター３００によって減衰及び／又は支援されるアクチュエータ２０２によって作動され得る動翼１２２として構成された１つ以上の可動デバイス１２４を含み得る。翼１１４におけるそのような動翼１２２は、限定しないが、スポイラー、エルロン、並びに１つ以上の高揚力装置、例えば前縁スラット及び／又は後縁フラップを含んでよい。胴体１０２の機尾端において、尾部１０４は、１つ以上の水平尾翼１１０及び垂直尾翼１０６を含んでよく、そのうちの任意の１つ以上が、エレベーター１１２、ラダー１０８、又はイナーター３００によって減衰及び／又は支援されるアクチュエータ２０２によって作動され得る他のタイプの可動デバイス１２４などの動翼１２２を含み得る。
【００３１】
図４は、図３の翼１１４の一部分の上面図であり、エルロンの一端に配置された油圧式アクチュエータ２０４によって作動され、エルロン１３０の反対端に配置されたイナーター３００を有するエルロンを示す。エルロン１３０は、スパー１１８などの翼１１４の固定された支持構造体１１６にヒンジ式に連結され得る。図４では、油圧式アクチュエータ２０４及びイナーター３００が、別々の構成要素として提供され、各々が、支持構造体１１６（例えば、スパー１１８）とエルロン１３０の間に連結され得る。
【００３２】
図５は、図４の翼１１４の断面図であり、翼スパー１１８とエルロン１３０の一端の間に機械的に連結されたリニア油圧式アクチュエータ２０４の例を示す。示された例において、油圧式アクチュエータ２０４のロッド端２１４が、ベルクランク１２８に連結されている。ベルクランク１２８は、油圧式アクチュエータ２０４の線形作動が、ヒンジ軸１２６の周りのエルロンの枢動を引き起こすように、エルロンにヒンジ式に連結される。油圧式アクチュエータ２０４のキャップ端２１２は、翼スパー１１８に連結される。
【００３３】
図６は、図４の翼１１４の断面図であり、翼スパー１１８とエルロン１３０の間に連結されたイナーター３００の例を示す。上記のように、イナーター３００は、油圧式アクチュエータ２０４と反対側のエルロンの端に配置されている。イナーター３００の第１の末端部３０２が、ベルクランク１２８に連結される。イナーター３００の第２の末端部３０４が、翼スパー１１８に連結される。油圧式アクチュエータ２０４とイナーター３００が、同じ可動デバイス１２４（すなわち、エルロン１３０）に連結されているため、アクチュエータ２０２のキャップ端２１２とロッド端２１４の相対的な軸方向加速が、イナーター３００の第１の末端部３０２と第２の末端部３０４の比例する軸方向加速を引き起こし、その結果、フライホイール３１４の回転加速が生じる。
【００３４】
図７は、可動デバイス１２４の作動中に互いに対して軸方向に可動なキャップ端２１２とロッド端２１４を有する複動油圧式アクチュエータ２０４の例の部分切取断面図である。上記のように、ロッド端２１４とキャップ端２１２は、支持構造体１１６と可動デバイス１２４に相互に排他的に連結され得る。例えば、ロッド端２１４が支持構造体１１６に連結され、キャップ端２１２が可動デバイス１２４に連結されてもよいし、又はロッド端２１４が可動デバイス１２４に連結され、キャップ端２１２が支持構造体１１６に連結されてもよい。
【００３５】
図７において、ピストン２１６が、ピストンロッド２２４の自由端３２４に連結され、アクチュエータハウジング２２８内で軸方向にスライド可能である。ピストン２１６は、キャップ端チャンバ２３６とロッド端チャンバ２３８にアクチュエータハウジング２２８を分割する。複動油圧式アクチュエータ２０４のアクチュエータハウジング２２８は、１対の流体ポート２３４を含み、それを通って、加圧された油圧流体が、キャップ端チャンバ２３６とロッド端チャンバ２３８に出入りし、アクチュエータハウジング２２８内でピストン２１６を移動させる。本開示の任意の例において、油圧式アクチュエータ２０４は、単動アクチュエータ（図示せず）として構成されてもよく、そこでは、アクチュエータハウジング２２８は、アクチュエータハウジング２２８内で一方向に沿ってピストン２１６を移動させる手段として、アクチュエータハウジング２２８内に加圧された油圧流体を受け入れるための単一の流体ポート２３４を含み、ピストン２１６を反対方向に移動させるための付勢部材（例えば、バネ（図示せず））を任意選択で含む。
【００３６】
図８は、フライホイール３１４を包含し、イナーター側壁３３４及び対向するイナーター端壁３３２を有するイナーターハウジング３３０を有するイナーター３００の例の部分切取断面図である。１つのイナーター端壁３３２が、ハウジングボアを含んでもよく、それを通ってイナーターロッド３０８が延在し、第１の末端部３０２で終わる。イナーター３００は、第２の末端部３０４に配置されたイナーター端壁３３２に連結されたねじ山付きシャフト３２２を含む。図８の例では、フライホイール３１４が、イナーターロッド３０８の一端に連結され、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合される。フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２及び第２の末端部３０４に対するイナーターロッド３０８及び第１の末端部３０２の軸方向加速に比例して、回転する。
【００３７】
図９は、図８の拡大断面図であり、フライホイール環３１８においてイナーターロッド３０８に連結されたフライホイール３１４を示す。フライホイール環３１８はまた、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合される。示された例において、ねじ山付きシャフト３２２は、ボールベアリングを受けるためのらせん状の溝を有するボールねじ３２６として構成され、ボールベアリングは、フライホイール環３１８の同様に構成されたらせん状の溝を、最小限の摩擦でボールねじ３２６に連結する。図示されていないけれども、フライホイール環３１８は、フライホイール３１４をボールねじ３２６に連結するボールベアリングを回すためのボールナットを含んでもよい。図示されていない別の例では、ねじ山付きシャフト３２２は、フライホイール環３１８が直接に係合されるねじ山を有する送りねじを含んでもよい。理解され得るように、フライホイール３１４は、種々の異なるタイプの構成の任意のねじ山付きシャフトに係合されるように構成することができ、図９に示されたボールねじ３２６の例に限定されない。
【００３８】
フライホイール３１４が、ねじ山付きシャフト３２２とのねじ式の係合のため回転すると、イナーターロッド３０８とフライホイール３１４が、一致して並進運動するように、フライホイール環３１８をイナーターロッド３０８に連結するためのベアリング３２８の例もまた、図９に示される。ベアリング３２８はボールベアリングとして示されているけれども、ベアリング３２８は、最小限の量の軸方向の遊びでフライホイール３１４をイナーターロッド３０８に軸方向に連結することができる様々な異なる任意の構成で提供され得る。例えば、ベアリング３２８は、ローラーベアリング（図示せず）として構成されてもよい。更に別の例では、フライホイール３１４が、ねじ山付きシャフト３２２に対するイナーターロッド３０８とフライホイール３１４の並進運動の間に回転することをなおも可能にしながら、フライホイール３１４は、ベアリングなしでイナーターロッド３０８に連結されてもよい。
【００３９】
図１０は、ピストン２１６を包含するハウジングを有する油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の例の断面図である。アクチュエータ２０２は、ピストン２１６の両側に位置するキャップ端チャンバ２３６とロッド端チャンバ２３８に加圧された油圧流体を受け入れるための１対の流体ポート２３４を含む複動アクチュエータである。アクチュエータ２０２は、ピストン側面２１８のうちの一方が、反対側のピストン側面より大きい断面積を有する平衡でないアクチュエータ２０６である。ピストン２１６は、アクチュエータ側壁２３２に対してピストン外周２２０を密封するためのピストン外周２２０の周りに延在するピストン２１６シール（例えば、Ｏリングシール（図示せず））を含んでもよい。
【００４０】
上記のように、イナーター３００がアクチュエータ２０２に組み込まれる例において、アクチュエータ２０２のロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第１の末端部３０２として機能し、アクチュエータ２０２の残りのロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第２の末端部３０４として機能する。示された例では、フライホイール３１４が、キャップ端チャンバ２３６に取り付けられ、フライホイール環３１８においてピストン２１６に回転可能に連結されている。フライホイール３１４は、ピストン２１６を貫通し、ロッドボア３１０の中に延在するねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合される。フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２に対するピストン２１６及びピストンロッド２２４の軸方向加速に比例して回転方向に加速するように構成される。
【００４１】
図１１は、フライホイール３１４が油圧流体に浸されているときに、フライホイール３１４の回転中に粘性減衰を発生させるためのフライホイール突出部３２０を有するイナーター３００の例を示す。フライホイール突出部３２０は、フライホイール３１４の回転中にイナーター３００の粘性減衰性能を発生又は増加させ、それによりイナーター３００の減衰性能を増加させる。
【００４２】
図１２は、フライホイール外周３１６に円周方向に間隔をおいて配置された半径方向に延在する複数のフライホイールブレードを有するイナーター３００の例の透視図である。フライホイール３１４の回転中に、フライホイールブレードは、粘性減衰性能を発生させ、イナーター３００のイナーティング性能を増加させ得る。図１２は、半径方向に延在するフライホイールブレードとしてフライホイール突出部３２０を示しているけれども、フライホイール３１４には、フライホイール３１４の対向する側面の一方又は両方を含むフライホイール３１４の任意の部分から延在するフライホイール突出部３２０を設けることができる。加えて、フライホイール突出部３２０は、限定なしに、任意の幾何学的サイズ、形状又は構成で提供されてもよく、フライホイールブレードに限定されない。
【００４３】
図１３は、部分的に平衡なアクチュエータ２０８として構成された油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の例の断面図である。部分的に平衡なアクチュエータ２０８は、ねじ山付きシャフト３２２の自由端３２４に連結された内部ピストン２２６を含む。内部ピストン２２６は、ロッドボア３１０の内部で軸方向にスライド可能であってもよく、ねじ山付きシャフト３２２に対するピストンロッド２２４の軸方向運動中に内部ピストン２２６がロッドボア３１０に対して回転可能でないように、ねじ山付きシャフト３２２の当該端に回転可能に連結されてもよい。図示されていないけれども、内部ピストン２２６の外周が、ロッドボア３１０のロッド壁３１２に対して（例えば、Ｏリングによって）密封されてもよい。内部ピストン２２６を包含することは、内部ピストン２２６のない例（例えば、図８）においてキャップ端チャンバ２３６を満たすために必要とされる油圧流体の増加した体積に比べて、ピストンロッド２２４の伸長中にキャップ端チャンバ２３６を満たすために必要とされる油圧流体の全体積を減少させ得る。
【００４４】
図１４は、実質的に同等の断面積を有する対向するピストン側面２１８を有する平衡なアクチュエータ２１０として構成された油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の例の部分切取断面図である。ハウジングは、ピストン２１６を包含するハウジングの部分からフライホイール３１４を包含するハウジングの部分を分離する分離壁２４０を含み得る。キャップ端チャンバ２３６が、ピストン側面２１８の一方に位置し、ロッド端チャンバ２３８が、反対側のピストン側面２１８に位置する。ピストン２１６が、ピストンロッド２２４に取り付けられてもよい。図１４では、ピストンロッド２２４の一端が、アクチュエータ端壁２３０を通って延在し、ロッド端２１４（例えば、第１の末端部３０２）で終わる。ピストンロッド２２４の反対端が、分離壁２４０を通って延在する。フライホイール３１４は、上記の仕方でピストンロッド２２４に回転可能に連結される。
【００４５】
図１５は、油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれた電気フライホイールモーター３５０を有するイナーター３００の例の部分切取断面図である。フライホイールモーター３５０は、組み込まれたフライホイールモーター３５０からの電動力を用いてフライホイール３１４の回転の能動的制御を容易にし得る。能動的制御は、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速に起因してフライホイール３１４によって生成されるトルクに抵抗する又は促進するため、フライホイール３１４にトルクを印加するために、フライホイールモーター３５０を用いることを含み得る。フライホイールモーター３５０は、アクチュエータ２０２及び荷重慣性の能動的減衰及び／又は能動的制動を提供するように構成され得る。
【００４６】
図１６は、図１５の拡大断面図であり、アクチュエータハウジング２３０の中で実際にスライド可能である概して中空のピストン２１６に回転可能に連結され且つピストン２１６の中に包含されたフライホイール３１４を示す。フライホイール３１４及びピストン２１６に組み入れられ、ロッドとねじ山付きシャフト３２２の相対的な軸方向運動に対応するフライホイール３１４の回転を能動的に制御するように構成されたフライホイールモーター３５０もまた示される。フライホイールモーター３５０は、フライホイール３１４の回転方向に対応して（例えば、同じ方向）又はフライホイール３１４の回転方向と逆にのいずれかで、フライホイール３１４にトルクを印加することによって、フライホイール３１４を加速及び／又は減速するようにして、動作し得る。このように、フライホイールモーター３５０は、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速に起因して生成されるフライホイールトルクに抵抗する又は促進するためのトルクを、フライホイール３１４に印加し得る。
【００４７】
図１６の例において、フライホイールモーター３５０は、フライホイール３１４に取り付けられた１つ以上の永久磁石３５４を有する永久磁石直流（ＤＣ）モーターである。例えば、複数の永久磁石３５４が、フライホイール外周３１６に円周方向に間隔をおいて配置されてもよい。加えて、フライホイールモーター３５０は、ピストン２１６に取り付けられた複数の巻線３５２を含んでもよい。一例において、複数の巻線３５２は、ピストン内壁２２２の周りに円周方向に間隔をおいて配置されてもよい（例えば、図１５〜図１６）。別の例では、複数の巻線３５２は、下記のように、ハウジングの側壁２３２の周りに円周方向に間隔をおいて配置されてもよい（例えば、図１９〜図２０）。他の例では、フライホイールモーター３５０は、ブラシレスＤＣモータ又は何か他のモーター構成であってもよく、図１５〜図１６及び図１９〜図２０に示されるような永久磁石ＤＣモーター構成に限定されない。図示されていない例において、リニア位置センサが、アクチュエータ２０２とともに含まれ、ピストン２１６の直線位置を感知し、ピストン位置に対応してフライホイールモーター３５０を方向転換するための、リニアピストン位置を表す信号を生成してもよい。
【００４８】
上記のように、図１５〜図１６のフライホイールモーター３５０は、可動デバイス１２４の指令された運動方向にフライホイール３１４を回転させるにあたり支援又は促進するように構成され得る。例えば、フライホイールモーター３５０は、指令された位置に向かう可動デバイス１２４の運動の開始時に、フライホイール３１４を加速するトルクを提供し得る。フライホイールモーター３５０によってフライホイール３１４に印加されるトルクは、ロッドに対するねじ山付きシャフト３２２の軸方向加速に起因してフライホイール３１４を回転方向に加速させるために必要なトルクと大きさがほぼ等しくてもよい。フライホイール３１４を回転方向に加速させるために必要なトルクを取り除くためにフライホイールモーター３５０を用いることにより、ピストン２１６は、フライホイールモーター３５０がフライホイール３１４を加速しなかった場合よりも、指令された位置に迅速に移動し得る。このように、フライホイールモーター３５０は、従来のアクチュエータ２０２よりも、可動デバイス１２４のより速い応答性を可能にし得る。フライホイール３１４の能動的制御を有するイナーター３００によって提供される減衰の水準は、制御システムの不安定性のリスクのため能動的制御のない閉ループ制御システムにおいて可能である減衰より大きいことがある。図１５〜図１６は、アクチュエータ２０２と統合されたイナーター３００に組み入れられたフライホイールモーター３５０を示すけれども、フライホイールモーター３５０は、アクチュエータ２０２とは別個の構成要素であるイナーター３００に組み入れられてもよい（例えば、図４〜図８）。
【００４９】
能動的制御の別の例では、フライホイールモーター３５０は、可動デバイス１２４が指令された位置に接近したときに、フライホイール３１４を減速させるトルクを提供するように、動作してもよい。この点で、フライホイールモーター３５０は、ピストンロッド２２４に対するねじ山付きシャフト３２２の軸方向減速によって生成されるフライホイールトルクに対抗するブレーキとして動作し得る。フライホイール３１４の回転をこのように能動的に制御することは、可動デバイス１２４の位置オーバーシュートを防止又は制限し、それにより可動デバイス１２４の安定性を増加し得る。そのような配置において、アクチュエータ２０２及びイナーター３００は、能動的なモーター制御なしで、アクチュエータ２０２が、可動デバイス１２４の不足減衰を防止する仕方で、望ましい減衰応答を示すことができることを保証する故障モードを有してもよい。能動的制御のためにフライホイールモーター３５０を有するイナーター３００は、アクチュエータ２０２の一部であることなしに、可動デバイス１２４に接続され、アクチュエータ２０２が可動デバイス１２４から切り離された場合、又はアクチュエータ２０２が可動デバイス１２４の荷重を保持できない場合に、フライホイールモーター３５０が、所与の故障モードにおいて可動デバイス１２４の不足減衰運動を防止するように動作してもよい。
【００５０】
更に図１６を参照し、能動的制御の別の例では、フライホイールモーター３５０は、フライホイール３１４の動的制動を提供するように構成されたブレーキ３６０を含んでもよい。この点で、ブレーキ３６０は、フライホイール３１４を減速させる、又はフライホイール３１４の現在の減速を増加させるように、動作し得る。フライホイールモーター３５０を含む例において、ブレーキ３６０は、フライホイールモーター３５０の回転抗力によって引き起こされたフライホイール３１４の現在の減速を増加させるように、動作し得る。加えて、フライホイールモーター３５０は、アクチュエータ２０２の乱れ（例えば、望ましくない動き）に対抗するように動作してもよい。
【００５１】
図１６の例において、ブレーキ３６０は、ブレーキパッド３６４を有するディスクブレーキとして構成されてもよい。フライホイール３１４は、ブレーキローターとして機能し、それに対してブレーキパッド３６４が、制動中に摩擦性の係合をし得る。図示されていない他の例において、フライホイール３１４と直接的又は間接的に連結され得る独立したブレーキローターが設けられてもよい。図示された例において、油圧ブレーキシリンダー（図示せず）が、フライホイール３１４を減速させるためにフライホイール３１４の対向する軸方向面３６２（例えば、平坦な面）の一方又は両方と摩擦性の係合をするようにブレーキパッド３６４を作動させるために、含まれてもよい。好ましくは、ブレーキ３６０は、ブレーキローターの直径方向両側に配置された対向するブレーキパッド３６４の少なくとも２つの対を含み得る。ブレーキパッド３６４の各対は、ブラケット３６６によって所定の位置に保持され得る。ブレーキ３６０は、ディスクブレーキとして記載及び図示されているけれども、イナーター３００は、ドラムブレーキ又はフライホイール３１４を減速させることができる任意の他のタイプのブレーキなどの任意の１つ以上の異なるタイプのブレーキを組み入れてもよい。
【００５２】
図１７を参照すると、油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の別の例の部分切取断面図が示される。フライホイール３１４は、第２の末端部３０４に連結され得るアクチュエータ端壁２３０に回転可能に連結又は取り付けられる。ピストン２１６が、ピストン２１６からアクチュエータ端壁２３０を通って延在し、第１の末端部３０２に連結されるピストンロッド２２４に固定して連結又は取り付けられる。図示されていない代替的な例では、フライホイール３１４は、第１の末端部３０２に取り付けられたアクチュエータ端壁２３０に回転可能に連結され、ピストンロッド２２４が、第２の末端部３０４に連結されてもよい。
【００５３】
図１８は、図１７の拡大断面図であり、ベアリング３２８によってアクチュエータ端壁２３０に回転可能に連結されたフライホイール環３１８を示す。ねじ山付きシャフト３２２が、フライホイール３１４に固定して連結され、フライホイール３１４と一致して回転可能である。上記のように、ピストン２１６が、ピストンロッド２２４に固定して連結され、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合され、ねじ山付きシャフト３２２に対するピストンロッド２２４の直線並進運動が、フライホイール３１４とねじ山付きシャフト３２２の一致した回転を引き起こす。上記のように、ピストンロッド２２４に対するねじ山付きシャフト３２２の軸方向運動は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動に対応し得る。
【００５４】
図１９は、アクチュエータ端壁２３０に回転可能に連結され、上記の仕方でフライホイール３１４の回転を能動的に制御するためにフライホイールモーター３５０を組み入れているフライホイール３１４の例を示す。フライホイールモーター３５０は、フライホイール外周３１６に取り付けられた永久磁石３５４を含んでよい。例えば、図１６に関して前述したように、複数の永久磁石３５４が、フライホイール外周３１６の周りに円周方向に間隔をおいて配置されてもよい。図１９はまた、アクチュエータハウジング２２８のアクチュエータ側壁２３２の周りに円周方向に間隔をおいて配置された複数の巻線３５２を示す。
【００５５】
図２０は、フライホイール３１４の動的制動を提供するように構成されたブレーキ３６０を含むフライホイール３１４の例を示す。示された例において、ブレーキ３６０は、フライホイール３１４の対向する軸方向面３６２と摩擦性の係合をするための１つ以上の対のブレーキパッド３６４を有するディスクブレーキとして構成される。図２０のブレーキ３６０は、図１６に示され上述された配置と同様に構成され、動作し得る。
【００５６】
図２１は、リニア電気機械式アクチュエータ２４２に組み込まれたイナーター３００の例を示す。電気機械式アクチュエータ２４２は、支持構造体１１６（図２）と可動デバイス１２４（図２）の間に延在し得る。電気機械式アクチュエータ２４２は、アクチュエータハウジング２２８によって支持された電気アクチュエータモーター２４４を含み得る。第１の末端部３０２が、可動デバイス１２４に連結され得る。電気機械式アクチュエータ２４２は、支持構造体１１６に連結され得る第２の末端部３０４を含み得る。代替的に、第１の末端部３０２が、支持構造体１１６に連結され、第２の末端部３０４が、可動デバイス１２４に連結されてもよい。
【００５７】
電気機械式アクチュエータ２４２は、アクチュエータモーター２４４を通って延在し、第１の末端部３０２で終わるねじ山付きシャフト３２２（例えば、アクメねじシャフト、ボールねじ、等）を含み得る。アクチュエータモーター２４４は、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合され得るモーターシャフト連結器２４６によってねじ山付きシャフト３２２に動作可能に連結され得る。アクチュエータモーター２４４の動作は、可動デバイス１２４を作動させるためのねじ山付きシャフト３２２の軸方向運動を引き起こし得る。この点で、ねじ山付きシャフト３２２は、アクチュエータモーター２４４の角度変位に比例して（例えば、大きさと方向において）軸方向に移動し得る。フライホイール３１４は、ねじ山付きシャフト３２２にねじ式に係合され得る。加えて、ねじ山付きシャフト３２２の軸方向加速が、フライホイール３１４の回転加速を引き起こすように、フライホイール環３１８が、ベアリング３２８を介してアクチュエータモーター２４４に回転可能に連結され得る。フライホイール３１４は、可動デバイス１２４の作動中、（例えば、アクチュエータモーター２４４に対する）ねじ山付きシャフト３２２の軸方向加速及び減速に比例して、回転方向に加速及び減速するように構成され得る。
【００５８】
この点で、図２１の電気機械式アクチュエータ２４２の作動中のフライホイール３１４の回転は、電気機械式アクチュエータ２４２による作動中の可動デバイス１２４の動的応答を改善するための、本明細書に記載された利点のうちの任意の１つ以上を提供し得る。例えば、フライホイール３１４は、連結された電気機械式アクチュエータ２４２／可動デバイス１２４の共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させ得る。加えて、図２１に示されていないけれども、フライホイールモーター３５０（例えば、図１６）及び／又は動的ブレーキ３６０（図１６）が、本明細書に記載されたフライホイール制御技法のうちの任意の１つ以上を用いて、フライホイール３１４の回転の能動的制御を可能にするために、フライホイール３１４とともに任意選択で含まれてもよい。
【００５９】
図２２は、上述され図１０に示されたような、油圧式アクチュエータ２０４に組み込まれたイナーター３００の例の断面図である。図２２は、それぞれ、ロッド端２１４、キャップ端２１２、ピストン２１６、及びフライホイール３１４の並進運動のための参照点を示す記号ｘ，ｘ０，ｘ１，及びｘ２を含む。記号ｘ，ｘ０，ｘ１，及びｘ２は、図２２の装置の応答を数学的に特徴付ける伝達関数
2018024412.tif 000003
の下記の導出に用いられるパラメータである。表１は、伝達関数の導出に用いられるパラメータの一覧表を含む。表に載っている各パラメータとともに、パラメータの物理的タイプの表示とパラメータの短い説明が含まれている。
2018024412.tif 000004
【００６０】
式１００から式２１０までは、式２２０の伝達関数の導出の背後にある仮定である。図２２の例示的な装置を参照すると、作用した力の総計Ｆ（例えば、ロッド端２１４における）は、式１００に示されるように、ピストン２１６の作用した力Ｆ１とフライホイール３１４の作用した力Ｆ２の和として計算され得る。ここで、Ｆ１とＦ２の符号は、乱れの排除の意味から同じである。
2018024412.tif 000005
【００６１】
フライホイール３１４によって展開されるトルクＴ２は、フライホイール回転慣性Ｊとフライホイール回転加速度
2018024412.tif 000006
の積と、フライホイール減衰係数Ｂとフライホイール回転速度
2018024412.tif 000007
の積の和として、式１１０を用いて決定され得る。
2018024412.tif 000008
【００６２】
フライホイールの作用した力Ｆ２は、フライホイールトルクＴ２とねじ山付きシャフト３２２のねじ山レートｒ（例えば、ねじ山ピッチ）の積として式１２０を用いて計算され得る。ねじ山レートは、１回転当たりのフライホイール３１４の移動の直線距離として記載され得る。
2018024412.tif 000009
【００６３】
フライホイール３１４の回転は、式１３０、式１４０、及び式１５０によってそれぞれ表されるように、フライホイールの角度変位又は回転角度
2018024412.tif 000010
、回転速度
2018024412.tif 000011
、及び回転加速度
2018024412.tif 000012
によって特徴付けられ得る。フライホイール回転角度
2018024412.tif 000013
は、式１３０によって表されるように、ねじ山レートｒとフライホイール並進運動ｘ２の直線距離の積である。パラメータｃは、共通の参照点に対する直線オフセットを表す定数である。フライホイール回転速度
2018024412.tif 000014
は、式１４０によって表されるように、ねじ山レートｒとフライホイール３１４の直線速度
2018024412.tif 000015
の積である。フライホイール回転加速度
2018024412.tif 000016
は、式１５０によって表されるように、ねじ山レートｒとフライホイール３１４の直線加速度
2018024412.tif 000017
の積である。
2018024412.tif 000018
【００６４】
ピストン２１６に対するフライホイール３１４のコンプライアンス力Ｆ３は、フライホイール回転剛性Ｚと、フライホイール並進運動ｘ２  とピストン並進運動ｘ１の間の差の積として、式１６０を用いて計算され得る。イナーター（例えば、フライホイール３１４）がアクチュエータ２０２に組み込まれている図２２の例示的な装置において、式１９０に下記されるように、フライホイール並進運動ｘ２とピストン並進運動ｘ１が同じになるように、フライホイール３１４は、ピストン２１６とともに動く。この点で、ピストンのコンプライアンス力Ｆ３は、式１９０に下記されるように、ｘ２＝ｘ１という仮定により、ゼロ（０）である。
2018024412.tif 000019
【００６５】
フライホイール速度
2018024412.tif 000020
及びフライホイール加速度
2018024412.tif 000021
に対する式１４０及び式１５０を、式１２０に代入すると、フライホイールの作用した力Ｆ２は、以下のように表され得る。
2018024412.tif 000022
【００６６】
ピストンの作用した力Ｆ１は、式１８０に示されるように、ロッド端２１４におけるアクチュエータ（例えば、ピストン）の作用した慣性Ｍとピストン加速度
2018024412.tif 000023
の積、アクチュエータ（例えば、ピストン）の抵抗する力Ｃとピストン速度
2018024412.tif 000024
の積、及びアクチュエータ剛性Ｋとピストン変位ｘ１の積の和として計算され得る。
2018024412.tif 000025
【００６７】
上記のように、フライホイール３１４とピストン２１６が一致して動くように、イナーター（例えば、フライホイール３１４とねじ山付きシャフト３２２）がアクチュエータ２０２に組み込まれている図２２に示された例において、式１９０によって表されるように、フライホイール並進運動ｘ２とピストン並進運動ｘ１は同じである。加えて、ロッド端２１４とピストン２１６は、式２００によって表されるように、一致して動く。ｘ０におけるキャップ端２１２は、式２１０によって表されるように、固定されている（例えば、並進運動しない）と仮定される。
2018024412.tif 000026
【００６８】
図２２に示される例示的な装置の固有振動数を表す微分方程式（図示せず）に対してラプラス変換を実行し、その結果としての伝達関数
2018024412.tif 000027
が、式２２０に示されるように、表される。ここで、Ｘ（ｓ）は、図２２の装置の応答を表し、Ｆ（ｓ）は、装置への入力を表す。
2018024412.tif 000028
【００６９】
図２２の例示的な装置の振動の固有振動数
2018024412.tif 000029
は、式２３０に示されるように、表され得る。ここで、上記のように、Ｋはアクチュエータ剛性であり、ｒはねじ山レートであり、Ｊはフライホイール回転慣性である。
2018024412.tif 000030
【００７０】
式２４０は、入力（例えば、動翼のフラッター）に対する振動応答の減衰を特徴付ける、図２２の例示的な装置のダンピングファクター
2018024412.tif 000031
を表す。
2018024412.tif 000032
【００７１】
図２３は、３つの異なる作動圧力（３０００ｐｓｉ，５０００ｐｓｉ，及び８０００ｐｓｉ）の下で動作するアクチュエータ２０２における、振動数３８０対動的荷重に対する振動応答の大きさ３８２（振幅）をプロットするグラフである。垂直中心線は、動的荷重に対応する２０Ｈｚのフラッター振動数を表す。図２３のプロットは、図２２のイナーター３００が組み込まれているアクチュエータ２０２によって提供された応答振幅の、イナーターなしで動作する同じアクチュエータの応答振幅に対する減少３８４を示す。応答振幅の減少は、イナーター３００とともに８０００ｐｓｉで動作するアクチュエータ２０２のフラッター振動数における応答振幅を、イナーター３００なしで３０００ｐｓｉで動作するアクチュエータ２０２のフラッター振動数における応答振幅に等しく設定すること、並びにねじ山付きシャフト３２２のねじ山ピッチ３２２ｒ、フライホイール回転慣性Ｊ、及びダンピングファクター
2018024412.tif 000033
（式２４０）を最適化することに基づく最適化を表す。８０００ｐｓｉで動作するアクチュエータ２０２に対して、イナーター３００は、２０Ｈｚのフラッター振動数における、ほとんど５ｄＢの応答振幅の減少３８４を促進する。
【００７２】
図２４は、イナーター３００を用いてアクチュエータ２０２を減衰させる方法４００に含まれ得る１つ以上の工程を有するフローチャートである。上記のように、アクチュエータ２０２の減衰は、イナーター３００を用いてアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含み得る。上記のように、幾つかの例では、イナーター３００は、アクチュエータ２０２とは別の構成要素であり、アクチュエータ２０２と同じ可動デバイス１２４に連結されてもよい（例えば、図１及び図４〜図９）。他の例では、イナーター３００は、アクチュエータ２０２に組み込まれてもよい（例えば、図２及び図１０〜図２２）。
【００７３】
方法４００のステップ４０２は、アクチュエータ２０２を用いて可動デバイス１２４を作動させることを含む。航空機１００の飛行制御システム１２０の例では、本方法は、リニア油圧式アクチュエータ２０４又はリニア電気機械式アクチュエータ２４２などのリニアアクチュエータを用いることを含み得る。例えば、図４〜図６は、航空機１００の翼１１４に枢動可能に取り付けられたエルロン１３０を作動させるように構成されたリニア油圧式アクチュエータ２０４を示す。しかしながら、上記のように、可動デバイス１２４は、アクチュエータ２０２によって作動させられ得る任意のタイプの可動デバイスであってよい。
【００７４】
本方法４００のステップ４０４は、可動デバイス１２４に連結されたイナーター３００を用いて、イナーター３００の第１の末端部３０２をイナーター３００の第２の末端部３０４に対して軸方向に加速させることを含む。上記のように、イナーター３００は、支持構造体１１６と可動デバイス１２４の間に連結され得る（例えば、図４及び図６）。例えば、第１の末端部３０２が可動デバイス１２４に連結され、第２の末端部３０４が支持構造体１１６に連結されてもよいし、又は第１の末端部３０２が支持構造体１１６に連結され、第２の末端部３０４が可動デバイス１２４に連結されてもよい。代替的に、イナーター３００は、支持構造体１１６と可動デバイス１２４の間に連結され得るアクチュエータ２０２に組み込まれてもよい（例えば、図１０〜図２１）。そのような例では、上記のように、アクチュエータ２０２のロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第１の末端部３０２として機能し（例えば、全く同一である）、アクチュエータ２０２の残りのロッド端２１４又はキャップ端２１２は、イナーター３００の第２の末端部３０４として機能する（例えば、全く同一である）。
【００７５】
本方法４００のステップ４０６は、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速と同時にフライホイール３１４を回転方向に加速させることを、含む。イナーター３００とアクチュエータ２０２は、同じ可動デバイス１２４に連結されているので（例えば、図１及び図４〜図９）、又はイナーター３００は、アクチュエータ２０２に組み込まれているので（例えば、図２及び図１０〜図２１）、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動と同時で且つ作動に比例している。この点で、フライホイール３１４は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動に対応する第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速及び減速に比例して回転方向に加速及び減速する。
【００７６】
本方法４００のステップ４０８は、フライホイール３１４を回転させることに応じて、アクチュエータ２０２の運動を減衰させることを含む。一例では、本方法は、フライホイール３１４を回転方向に加速させることに応じて、可動デバイス１２４のアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含み得る。イナーター３００が、アクチュエータ２０２とは別の構成要素であるか、又はイナーター３００が、アクチュエータ２０２に組み込まれているかどうかにかかわらず、本方法は、アクチュエータ２０２に連結された可動デバイス１２４の共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させるように、フライホイール３１４を回転方向に加速させることを含み得る。一例では、本方法は、上記のように、同じアクチュエータによって、しかしイナーターなしで作動される可動デバイス１２４における振動振幅に対して、少なくとも５０％だけアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含み得る。イナーター３００は、最大で約２０Ｈｚ（例えば、±５Ｈｚ）までの共振振動数におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させるように構成され得る。可動デバイス１２４は、航空機１００の動翼１２２（例えば、油圧式に作動するエルロン１３０）であってもよく、共振（例えば、共振振動数）は、動翼１２２に作用する空気力学的な力によって引き起こされるような動翼１２２のフラッターに対応してもよい。
【００７７】
上記のように、イナーター３００がアクチュエータ２０２に組み込まれている例では、フライホイール３１４は、フライホイール３１４から外側に延在する複数のフライホイール突出部３２０（例えば、フライホイールブレード（図１１〜図１２を参照））を含んでもよい。フライホイール３１４及びフライホイール突出部３２０は、キャップ端チャンバ２３６内に含まれる油圧流体に浸されていてもよい。そのような例において、本方法は、油圧流体内でフライホイール３１４を回転させること、及び可動デバイス１２４の作動に対応してフライホイール３１４を回転させることに応じて、アクチュエータ２０２の運動の粘性減衰を発生又は増加させることを含み得る。粘性減衰は、フライホイール３１４の回転慣性によって提供される減衰に寄与し得る。
【００７８】
更に別の例において、本方法は、ピストンロッド２２４とねじ山付きシャフト３２２の相対的な軸方向運動に対応するフライホイール３１４の回転を能動的に制御することを含み得る。例えば、イナーター３００は、図１５〜図１６及び図１９〜図２０に示される例において前述したように、電気フライホイールモーター３５０を含む又は組み入れてよい。幾つかの例では、上記のように、アクチュエータ２０２は、アクチュエータ２０２内のピストン２１６の直線位置を感知し、ピストン位置を表す信号を生成するように構成されたリニア位置センサ（図示せず）を含んでもよい。本方法は、位置センサによって生成された信号によって表されるようなピストン２１６の直線位置に対応してフライホイールモーター３５０を方向転換することを含んでもよい。
【００７９】
フライホイール３１４の回転の能動的制御は、フライホイールモーター３５０を用いてフライホイール３１４を加速させること及び／又は減速させることを含んでもよい。例えば、フライホイールモーター３５０は、フライホイール３１４の回転の方向に対応して、又は回転の方向に、トルクをフライホイール３１４に印加するように動作し得る。この点で、フライホイールモーター３５０は、アクチュエータ２０２の運動の指令された方向を支援し得る。幾つかの例では、フライホイール回転の能動的制御は、指令された位置に向かう可動デバイス１２４のアクチュエータ２０２による作動の開始の間、フライホイール３１４を加速させることを含んでもよい。この点で、フライホイールモーター３５０は、アクチュエータ２０２による可動デバイス１２４の作動によって第１の末端部３０２及び第２の末端部３０４で生成された力を少なくとも部分的に又は完全に除去する量だけ、第２の末端部３０４に対する第１の末端部３０２の軸方向加速の開始時にフライホイール３１４を回転方向に加速してもよい。軸方向加速の開始時にフライホイール３１４を回転方向に加速させるために、フライホイールモーター３５０を用いることによって、第２の末端部３０４に対して第１の末端部３０２を軸方向に移動させるのに必要な力が、低減され、又は除去され、このことは、アクチュエータ２０２が、指令された位置の方に可動デバイス１２４を移動させる速さを増加させ得る。
【００８０】
代替的に、フライホイールモーター３５０は、フライホイール３１４の回転と逆の方向にトルクをフライホイール３１４に印加するように動作してもよい。この点で、フライホイール３１４の回転と逆の方向へのモーター生成トルクの印加は、第１の末端部３０２及び第２の末端部３０４の相対的な軸方向加速によって生成されたトルクに抵抗し得る。この点で、フライホイールモーター３５０による能動的制御は、指令された位置に達したアクチュエータ２０２の運動の終わりに、終わりに現れたトルクに対抗し得る。このように、フライホイール３１４の回転を能動的に制御するステップは、アクチュエータ２０２が、指令された位置に接近したときに、フライホイール３１４を動的に制動又は減速させて、位置オーバーシュートを防止するために、フライホイールモーター３５０を用いることを含み得る。
【００８１】
更なる例において、フライホイール３１４の回転の能動的制御は、アクチュエータ２０２が、可動デバイス１２４の指令された位置に接近したときに、フライホイール３１４を減速させて、指令された位置の位置オーバーシュートを防止するために、ブレーキ３６０（例えば、図１６及び図２０）を用いることを含んでもよい。本方法は、アクチュエータ２０２の乱れ（例えば、望ましくない動き）に対向するなどのために、フライホイール３１４の回転を動的に制動することを、更に含んでもよい。フライホイール３１４の動的制動（例えば、回転速度を減速又は低下させる）のステップは、フライホイール３１４に動作的に係合可能なブレーキ３６０（例えば、図１６及び図２０）又はフライホイール３１４に固定して連結され得るブレーキローター（図示せず）に動作的に係合可能なブレーキ３６０を用いて、実施され得る。代替的に又は追加的に、フライホイール３１４を動的に制動するステップは、上記のように、フライホイールモーター３５０によって発生した回転抗力を用いて実施され得る。
【００８２】
更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００８３】
条項１．
アクチュエータを減衰させるための装置であって、
イナーター軸に沿って互いに対して可動であり、支持構造体及びアクチュエータによって作動される可動デバイスに相互に排他的に連結されるように構成された第１の末端部及び第２の末端部と、
第１の末端部に連結され、第１の末端部とともに可動なロッドと、
第２の末端部に連結され、第２の末端部とともに可動なねじ山付きシャフトと、
ロッド及びねじ山付きシャフトのうちの少なくとも１つに連結されたフライホイール環を有し、アクチュエータによる可動デバイスの作動に対応する、ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速に比例して回転するように構成されたフライホイールと、を含むイナーターを備える装置。
【００８４】
条項２．
ねじ山付きシャフトが、第２の末端部に回転不能に連結されており、
ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速が、フライホイールの比例する回転加速を引き起こすように、フライホイールが、ロッドに回転可能に連結され、ねじ山付きシャフトにねじ式に係合されている、条項１の装置。
【００８５】
条項３．
イナーターが、リニア電気機械式アクチュエータに組み込まれている、条項１の装置。
【００８６】
条項４．
アクチュエータが、可動デバイスの作動中、互いに対して軸方向に可動なロッド端及びキャップ端を有するリニアアクチュエータであり、ロッド端及びキャップ端は、支持構造体及び可動デバイスのうちの１つに相互に排他的に連結されている、条項１の装置。
【００８７】
条項５．
イナーターが、アクチュエータに組み込まれていて、アクチュエータが、ロッドの端に連結され、ハウジング内で軸方向にスライド可能なピストンを有する油圧式アクチュエータであり、
アクチュエータのロッド端及びキャップ端のうちの１つが、イナーターの第１の末端部として機能し、ロッド端及びキャップ端のうちの残りの１つが、第２の末端部として機能し、
フライホイールが、フライホイール環においてピストン及びロッドのうちの１つに回転可能に連結され、フライホイールが、ねじ山付きシャフトにねじ式に連結され、ねじ山付きシャフトに対するピストンの軸方向加速に比例して回転方向に加速するように構成されている、条項３の装置。
【００８８】
条項６．
イナーターが、アクチュエータに組み込まれていて、アクチュエータが、ロッドの端に連結され、ハウジング内で軸方向にスライド可能なピストンを有する油圧式アクチュエータであり、ピストンが分割し、
アクチュエータのロッド端及びキャップ端のうちの１つが、イナーターの第１の末端部として機能し、ロッド端及びキャップ端のうちの残りの１つが、第２の末端部として機能し、
フライホイールが、第２の末端部に回転可能に連結され、
ねじ山付きシャフトが、フライホイールに固定して連結され、フライホイールと一致して回転可能であり、
ねじ山付きシャフトに対するロッドの直線並進運動が、アクチュエータによる可動デバイスの作動に対応して、フライホイール及びねじ山付きシャフトの回転を引き起こすように、ピストンが、ロッドに固定して連結され、ねじ山付きシャフトにねじ式に係合されている、条項３の装置。
【００８９】
条項７．
フライホイールが、フライホイールから外側に延在し、フライホイールの回転中、粘性減衰を発生させる複数のフライホイール突出部を含む、条項１の装置。
【００９０】
条項８．
アクチュエータが、少なくとも５０００ｐｓｉの作動圧力の下で動作するように構成された油圧式アクチュエータである、条項１の装置。
【００９１】
条項９．
ロッドとねじ山付きシャフトの相対的な軸方向運動に対応するフライホイールの回転を能動的に制御するように構成されたモーターを更に備える、条項１の装置。
【００９２】
条項１０．
モーターが、フライホイール外周に取り付けられた１つ以上の永久磁石並びにピストン内壁とハウジング側壁のうちの１つに取り付けられた１つ以上の巻線を含む永久磁石直流モーターである、条項６の装置。
【００９３】
条項１１．
アクチュエータが、アクチュエータ内のピストンの直線位置を感知するように構成されたリニア位置センサを含み、
モーターが、ピストンの直線位置に対応して方向転換される、条項６の装置。
【００９４】
条項１２．
フライホイールに動作的に連結され、フライホイールを減速させるように構成されたブレーキを更に備える、条項１の装置。
【００９５】
条項１３．
可動デバイスが、乗り物の移動の方向を制御するように構成される、条項１の装置。
【００９６】
条項１４．
可動デバイスが、航空機の動翼である、条項１の装置。
【００９７】
条項１５．
支持構造体に枢動可能に連結された動翼と、
動翼を作動させるように構成された油圧式アクチュエータと、
イナーターであって、
支持構造体及び動翼に相互に排他的に連結された第１の末端部及び第２の末端部と、
第１の末端部とともに可動なロッドと、
第２の末端部とともに可動なねじ山付きシャフトと、
ロッド及びねじ山付きシャフトのうちの少なくとも１つに連結されたフライホイールであって、アクチュエータによる動翼の作動に対応する、ねじ山付きシャフトに対するロッドの軸方向加速に比例して回転するように構成されたフライホイールと、を含むイナーターと、を備える航空機。
【００９８】
条項１６．
アクチュエータを減衰させる方法であって、
アクチュエータを用いて、可動デバイスを作動させることと、
可動デバイスに連結されたイナーターを用いて、可動デバイスの作動と同時に且つ作動に比例して、イナーターの第２の末端部に対して第１の末端部を軸方向に加速させることと、
第２の末端部に対する第１の末端部の軸方向加速に比例して且つ軸方向加速と同時に、イナーターのフライホイールを回転方向に加速させることと、
フライホイールを回転方向に加速させることに応じて、可動デバイス及びアクチュエータのアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることと、を含む方法。
【００９９】
条項１７．
アクチュエータ荷重振動振幅を減少させるステップは、
可動デバイスの共振におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含む、条項１０の方法。
【０１００】
条項１８．
アクチュエータ荷重振動振幅を減少させるステップは、
最大で約２０Ｈｚまでの共振振動数におけるアクチュエータ荷重振動振幅を減少させることを含む、条項１０の方法。
【０１０１】
条項１９．
可動デバイスが、航空機の動翼である、条項１０の方法。
【０１０２】
条項２０．
イナーターが、アクチュエータに組み込まれていて、アクチュエータが、ロッドの端に連結され、ハウジング内で軸方向にスライド可能なピストンを有する油圧式アクチュエータであり、
フライホイールが、ピストンとロッドのうちの１つに回転可能に連結され、ねじ山付きシャフトにねじ式に連結されている、条項１０の方法。
【０１０３】
条項２１．
アクチュエータによる可動デバイスの作動に対応するフライホイールの回転を能動的に制御するステップを更に含む、条項１０の方法。
【０１０４】
条項２２．
フライホイールの回転を能動的に制御するステップが、
モーターを用いてフライホイールを加速させること及び減速させることのうちの少なくとも１つを含む、条項１３の方法。
【０１０５】
条項２３．
フライホイールの回転を能動的に制御するステップが、
指令された位置の方への可動デバイスのアクチュエータによる作動の開始の間、モーターを用いてフライホイールを加速させることを含む、条項１３の方法。
【０１０６】
条項２４．
フライホイールの回転を能動的に制御するステップが、
アクチュエータが、可動デバイスの指令された位置に接近したときに、モーターとブレーキのうちの少なくとも１つを用いて、フライホイールを動的に制動することを含む、条項１０の方法。
【０１０７】
本開示の追加の修正及び改良が、当業者には明らかであり得る。従って、本書に記載され図示された部分の特定の組合せは、本開示の幾つかの実施例のみを表すことが意図されており、本開示の精神及び範囲内における代替的な実施例又は装置についての限定として働くことが意図されてはいない。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【外国語明細書】
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