(57)【要約】位置検出アセンブリは、デジタルロータリー磁気エンコーダーのようなセンサアセンブリの一部を駆動するのに使用されるベアリング要素と螺旋形回転部材を有する。上記ベアリング要素と螺旋形回転部材との相互作用により、位置検出アセンブリのバックラッシュは最小限に抑えられる。従って、アクチュエータアセンブリが、飛行制御翼面のような制御要素と位置検出アセンブリの両方を駆動すると、上記センサアセンブリは、上記制御要素の位置に正確に反映した出力信号を発生する。【選択図】図１
2011525450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体により担持されている位置調整要素であり、第一端と第一端に対向する第二端を有し、上記位置調整要素の第一端は、制御要素に連結できるように作成及び構成されている、位置調整要素と、
その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材であり、上記第一端は上記第二端と対向しており、上記回転部材は、上記位置調整要素の第二端に設置されるベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結される第二部分を有する、回転部材と、
上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記筐体に担持されるセンサー部を有するセンサーアセンブリであり、上記センサー部は、上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置される、センサーアセンブリから構成される、アクチュエータアセンブリであり、
上記位置調整要素が第一位置と第二位置の間で線形に平行移動すると、上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部を、センサー部に対して相対的に回転するように構成される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータアセンブリにおいて、
上記回転部材は、上記第一端と第二端の間に延びる螺旋形を形成する金属片から構成され、上記金属片は、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第一エッジ部と、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第二エッジ部とを有し、上記第一エッジ部は、上記第二エッジ部に対向しており、
上記ベアリング要素は、第一フランジを有する第一ローラーベアリング要素と第二フランジを有する第二ローラーベアリング要素から構成され、上記金属片の第一エッジ部は、上記第一ローラーベアリングの第一フランジに近接して配置され、上記金属片の第二エッジは、上記第二ローラーベアリングの第二フランジに近接して配置される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のアクチュエータアセンブリにおいて、上記位置調整要素の長手方向軸と上記回転部材の長手方向軸は、実質的に同一直線上にある、アクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のアクチュエータアセンブリにおいて、上記位置調整要素には、その第二端から第一端に延びる空洞が形成されており、上記回転部材の第一部分の少なくとも一部が、上記空洞内に配置される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアクチュエータアセンブリにおいて、上記回転部材の第二端に配置されるベアリングをさらに含んで構成されるアクチュエータアセンブリであり、上記ベアリングは、上記回転部材の第二部分を上記筐体に連結し、かつ、上記ベアリングは、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に長手方向に運動することを制限し、かつ、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に回転運動できるように構成される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
請求項１、３または４のいずれかに記載のアクチュエータアセンブリにおいて、上記位置調整要素は、その外側表面上に一連のネジ山を配置して構成され、かつ、上記アクチュエータアセンブリは、連結されたボールナットを有するモーターを有して構成され、上記ボールナットは、上記位置調整要素の一連のネジ山部により担持され、上記モーターは、上記位置調整要素を上記第一位置と第二位置の間に線形に平行移動させるように、上記ボールナットを上記位置調整要素に対して相対的に回転させるように構成される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のアクチュエータアセンブリにおいて、上記センサーアセンブリと電気的な通信を行うコントローラをさらに有して構成されるアクチュエータアセンブリであり、上記コントローラーは、
上記センサーアセンブリから出力信号を受信し、
上記受信した出力信号に対応した実位置データ要素を検出するために位置信号テーブルにアクセスし、（ここで、上記位置信号テーブルは、上記センサーアセンブリからの一連の出力信号を対応する一連の実位置データ要素に関連づけるものである）、
かつ、レポート信号として、受信した出力信号に対応した実位置データ要素を提供する、ように構成されたものである、アクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載のアクチュエータアセンブリにおいて、メモリを有するコントローラをさらに有して構成されるアクチュエータアセンブリであり、上記コントローラーは、上記センサアセンブリと電気的な通信を行うものであり、上記コントローラーは、
上記センサアセンブリから出力信号を受信し、
上記出力信号に基づいて、上記磁石部の上記センサアセンブリに対する回転角度を検出し、
上記磁石部の回転角度が３６０°を越えると、上記メモリ内のカウンタをインクリメントするように構成される、アクチュエータアセンブリ。
【請求項９】
飛行制御翼面と、
アクチュエータアセンブリを有して構成される飛行制御アセンブリであり、上記アクチュエータアセンブリは、
筐体と、
上記筐体により担持されている位置調整要素であり、第一端と第一端に対向する第二端を有し、上記位置調整要素の第一端は、上記飛行制御翼面に連結される、位置調整要素と、
上記位置調整要素の第二端に配置されるベアリング要素と、
その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材であり、上記第一端は上記第二端と対向しており、上記回転部材は、ベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結される第二部分を有する、回転部材と、
上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記筐体に担持されるセンサー部を有するセンサーアセンブリであり、上記センサー部は、上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置される、センサーアセンブリから構成される、アクチュエータアセンブリであり、
上記位置調整要素が第一位置と第二位置の間で線形に平行移動すると、上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部を、センサー部に対して相対的に回転するように構成される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載の飛行制御アセンブリにおいて、
上記回転部材は、上記第一端と第二端の間に延びる螺旋形を形成する金属片から構成され、上記金属片は、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第一エッジ部と、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第二エッジ部とを有し、上記第一エッジ部は、上記第二エッジ部に対向しており、
上記ベアリング要素は、第一フランジを有する第一ローラーベアリング要素と第二フランジを有する第二ローラーベアリング要素から構成され、上記金属片の第一エッジ部は、上記第一ローラーベアリングの第一フランジに近接して配置され、上記金属片の第二エッジは、上記第二ローラーベアリングの第二フランジに近接して配置される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１１】
請求項９または１０のいずれかに記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記位置調整要素の長手方向軸と上記回転部材の長手方向軸は、実質的に同一直線上にある、飛行制御アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記位置調整要素には、その第二端から第一端に延びる空洞が形成されており、上記回転部材の第一部分の少なくとも一部が、上記空洞内に配置される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１３】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記回転部材の第二端に配置されるベアリングをさらに含んで構成される飛行制御アセンブリであり、上記ベアリングは、上記回転部材の第二部分を上記筐体に連結し、かつ、上記ベアリングは、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に長手方向に運動することを制限し、かつ、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に回転運動できるように構成される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１４】
請求項９、１１または１２のいずれかに記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記位置調整要素は、その外側表面上に一連のネジ山を配置して構成され、かつ、上記アクチュエータアセンブリは、連結されたボールナットを有するモーターを有して構成され、上記ボールナットは、上記位置調整要素の一連のネジ山部により担持され、上記モーターは、上記位置調整要素を上記第一位置と第二位置の間に線形に平行移動させるように、上記ボールナットを上記位置調整要素に対して相対的に回転させるように構成される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記アクチュエータアセンブリは、上記センサーアセンブリと電気的な通信を行うコントローラを有して構成され、
上記コントローラーは、
上記センサーアセンブリから出力信号を受信し、
上記受信した出力信号に対応した実位置データ要素を検出するために位置信号テーブルにアクセスし、（ここで、上記位置信号テーブルは、上記センサーアセンブリからの一連の出力信号を対応する一連の実位置データ要素に関連づけるものである）、
かつ、レポート信号として、上記受信した出力信号に対応した実位置データ要素を提供する、ように構成されたものである、飛行制御アセンブリ。
【請求項１６】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の飛行制御アセンブリにおいて、上記アクチュエータアセンブリは、メモリを有するコントローラを有して構成され、
上記コントローラーは、上記センサアセンブリと電気的な通信を行うものであり、上記コントローラーは、
上記センサアセンブリから出力信号を受信し、
上記出力信号に基づいて、上記磁石部の上記センサアセンブリに対する回転角度を検出し、
上記磁石部の回転角度が３６０°を越えると、上記メモリ内のカウンタをインクリメントするように構成される、飛行制御アセンブリ。
【請求項１７】
その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材であり、上記第一端は上記第二端と対向しており、上記回転部材は、上記位置調整要素の第二端に設置されるベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結されるように構成される第二部分を有する、回転部材と、
上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置されるセンサー部を有するセンサーアセンブリから構成される、位置検出アセンブリであり、
上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部を、センサー部に対して相対的に回転するように構成される、位置検出アセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の位置検出アセンブリにおいて、
上記回転部材は、上記第一端と第二端の間に延びる螺旋形を形成する金属片から構成され、上記金属片は、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第一エッジ部と、上記回転部材の第一端と第二端の間に延びる第二エッジ部とを有し、上記第一エッジ部は、上記第二エッジ部に対向しており、
上記ベアリング要素は、第一フランジを有する第一ローラーベアリング要素と第二フランジを有する第二ローラーベアリング要素から構成され、上記金属片の第一エッジ部は、上記第一ローラーベアリングの第一フランジに近接して配置され、上記金属片の第二エッジは、上記第二ローラーベアリングの第二フランジに近接して配置される、位置検出アセンブリ。
【請求項１９】
請求項１７または１８のいずれかに記載の位置検出アセンブリにおいて、上記回転部材の第二端に配置されるベアリングを含んで構成される位置検出アセンブリであり、上記ベアリングは、上記回転部材の第二部分を上記筐体に連結し、かつ、上記ベアリングは、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に長手方向に運動することを制限し、かつ、上記回転部材が上記筐体に対して相対的に回転運動できるように構成される、位置検出アセンブリ。
【請求項２０】
請求項１７乃至1９のいずれかに記載の位置検出アセンブリにおいて、上記センサー部と電気的な通信を行うコントローラを有して構成される位置検出アセンブリであり、上記コントローラーは、
上記センサー部から制御要素位置信号を受信し、
上記受信した制御要素位置信号に対応した補正制御要素位置信号を検出するために位置信号テーブルにアクセスし、（上記位置信号テーブルは、一連の制御要素位置信号を対応する一連の補正制御要素位置信号に関連づけるものである）
かつ、出力信号として、受信した制御要素位置信号に対応した補正制御要素位置信号を提供するように構成されたものである、位置検出アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ある種の機械系は、可動要素に対して、任意の線形または回転動作を提供するための一つまたは複数のアクチュエータを有する。このようなアクチュエータは、モーターと出力駆動系を含み、一般的には機械系の可動要素の位置を計測する位置センサを有する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の航空機は、補助翼、昇降舵、及び方向舵などのような航空機の飛行制御翼面の位置を調整及び維持をするために、一つまたは複数のアクチュエータを利用する。航空機の飛行制御翼面の相対的位置を追跡するために、アクチュエータは一つまたは複数の、差動変圧器（ＬＤＶＴ）等の線形位置センサを有する。従来のＬＤＶＴは、強磁性コアを巻いた一次コイルと二次コイルとを有する。動作中、アクチュエータは対応する飛行制御翼面の位置を調整するとともに、上記コイルに対しての強磁性コアの相対的な位置を調整する。強磁性コアが一次及び二次コイルの側を平行移動すると、強磁性コアにより、二次コイルに生じた電圧が変化する。その生じた電圧の変化は、強磁性コアの線形位置の変化と、対応する飛行制御翼面の位置の変化に対応する。従って、ＬＤＴＶが、生じた電圧の変化に対応した出力信号をアクチュエータ制御器に出力すると、アクチュエータ制御器は飛行制御翼面の正確な位置を検出する事が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
航空機の飛行制御翼面の動作制御に使用されるような従来のアクチュエータは、種々の欠陥により影響を受ける。動作中の飛行制御翼面の位置を追跡するため、航空機の飛行制御翼面のアクチュエータは、一般に、ＬＶＤＴを有する。しかしながら、従来のアクチュエータの一部として使用されるＬＶＤＴは、購入や据え付けに比較的高いコストを要する。さらに、ＬＶＤＴにより発生した信号をエンジン制御器に送る前に、信号調整や信号増幅のような処理を加えることが必要となる。アクチュエータの使用のための追加の信号処理機器が必要となるので、アクチュエータに関連する総コストをさらに増加させることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例は、上記の欠陥を解決するものであり、アクチュエータアセンブリの一部として利用されるような位置検出アセンブリに関するものである。位置検出アセンブリは、デジタルロータリー磁気エンコーダーのようなセンサアセンブリの一部を駆動するのに使用されるベアリング要素と螺旋形回転部材とを有する。上記ベアリング要素と螺旋形回転部材との相互作用により、位置検出アセンブリのバックラッシュは最小限に抑えられる。従って、アクチュエータアセンブリが、飛行制御翼面のような制御要素と位置検出アセンブリの両方を駆動すると、上記センサアセンブリは、上記制御要素の位置に正確に反映した出力信号を発生する。さらに、航空機の飛行制御翼面の位置決め用のアクチュエータアセンブリの一部として使用する場合、上記位置検出アセンブリは、ＬＶＤＴのような従来の位置センサと比較して、低コストの代替物となる。例えば、上記位置検出アセンブリを使用するデジタルロータリー磁気エンコーダーは、ＬＶＤＴが必要とするような信号調整や信号処理機器が不要である。さらに、上記位置検出アセンブリの導入及び運用は、従来の位置センサと比較して低コストで済む。
【０００５】
或る構成において、位置検出アセンブリは、その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材を有し、上記第一端は上記第二端と対向している。上記回転部材は、上記位置調整要素の第二端に設置されるベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結されるように構成される第二部分とを有する。上記位置検出アセンブリは、上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置されるセンサ部とを有するセンサアセンブリを有する。上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部を、センサ部に対して相対的に回転するように構成される。
【０００６】
或る構成において、アクチュエータアセンブリは、筐体により担持されている位置調整要素を有し、上記位置調整要素は、第一端と第一端に対向する第二端とを有し、上記位置調整要素の第一端は、制御要素に連結できるように作成及び構成されている。アクチュエータアセンブリは、その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材を有し、上記第一端は上記第二端と対向している。上記回転部材は、上記位置調整要素の第二端に設置されるベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結される第二部分とを有する。センサーアセンブリは、上記回転部材の第二端に配置される磁石部と、上記筐体に担持されるセンサ部とを有し、上記センサ部は、上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置される。上記位置調整要素が第一位置と第二位置の間で線形に平行移動すると、上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部とを、センサ部に対して相対的に回転するように構成される。
【０００７】
或る構成において、飛行制御アセンブリは、飛行制御翼面と、アクチュエータアセンブリとを有する。上記アクチュエータアセンブリは、筐体と、上記筐体により担持されている位置調整要素であり、第一端と第一端に対向する第二端を有し、上記位置調整要素の第一端は、上記飛行制御翼面に連結される、位置調整要素と、上記位置調整要素の第二端に配置されるベアリング要素と、その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材とであり、上記第一端は上記第二端と対向している回転部材を有する。上記回転部材は、ベアリング要素に担持される第一部分と、上記筐体に回転可能に連結される第二部分とを有する。上記アクチュエータアセンブリは、上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記筐体に担持されるセンサ部を有するセンサーアセンブリを有し、上記センサー部は、上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置される。上記位置調整要素が第一位置と第二位置との間で線形に平行移動すると、上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部とを、センサ部に対して相対的に回転するように構成される。
【０００８】
ある構成において、油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。
【０００９】
ある構成において、サーボ弁は第１流体経路を形成する第１筐体を有する第１サーボ弁アセンブリと、第２流体経路を形成する第２筐体を有する第２サーボ弁アセンブリと、第１サーボ弁アセンブリと第２サーボ弁アセンブリとの流体伝達のための油圧アクチュエータとを備える。油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリによって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。
【００１０】
ある構成において、油圧アクチュエータシステムは第１加圧流体源と、第２加圧流体源と、第１流体経路を形成する第１筐体を有する第１サーボ弁アセンブリと、第１加圧流体源との流体伝達のために配置された第１サーボ弁アセンブリと、第２流体経路を形成する第２筐体を有する第２サーボ弁アセンブリと、第２加圧流体源との流体伝達のために配置された第２サーボ弁アセンブリとを備える。油圧アクチュエータシステムは、第１サーボ弁アセンブリと第２サーボ弁アセンブリとの流体伝達のための油圧アクチュエータを備える。油圧アクチュエータは伸長軸と筐体チャンバーを形成する筐体とを備え、該筐体チャンバー内には少なくとも伸長軸の一部が配置されており、筐体は航空機と関連した可変翼の構成要素の位置決めを制御するための伸長軸に対して平行移動するように構成される。油圧アクチュエータは、筐体チャンバー内の伸長軸上に配置される第１ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第２ピストンと、筐体チャンバー内の伸長軸上に移動可能に配置される第３ピストンとを備える。第２ピストンと第３ピストンの少なくとも一つは、（ｉ）第１サーボ弁アセンブリを通って第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリを通って第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より大きい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第１位置と、（ｉｉ）第１サーボ弁アセンブリを経由した第１加圧流体源によって筐体へ供給される流体に第２サーボ弁アセンブリを経由した第２加圧流体源によって筐体へ供給される流体の圧力より小さい圧力がかかるときの第１ピストンに対する第２位置との間の伸長軸に沿って平行移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
前述及びその他の目的、特徴、及び利点は、後述の、付随する図面に図示された本発明の特定の実施形態の説明によって明らかになるであろう。違う図面においても、同様の参照文字は同じ部品を示す。図面において縮尺は必ずしもあってはおらず、本発明の様々な実施形態の原理を示す場合は、強調されて示されている。
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一つの実施例による位置検出アセンブリを持つアクチュエータの斜視図を示す。
【図２】図２は、図１のアクチュエータの断面図を示す。
【図３】図３は、図２の位置検出アセンブリの回転部材の斜視図を示す。
【図４】図４は、図２の回転部材の断面図を示す。
【図５】図５は、図２の位置検出アセンブリのベアリング要素の側面図を示す。
【図６】図６は、図２のベアリング要素の上面図を示す。
【図７】図７は、図２のベアリング要素の正面斜視図を示す。
【図８】図８は、図２のベアリング要素の後面斜視図を示す。
【図９】図９は、図１の位置検出アセンブリとあわせて使用されたコントローラを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図２のベアリング要素に担持された回転部材の第一斜視図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図２のベアリング要素に担持された回転部材の第一斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、アクチュエータアセンブリの一部として使われる位置検出アセンブリに関連するものである。位置検出アセンブリは、ベアリング要素と、デジタルロータリー磁気エンコーダといったようなセンサーアセンブリの一部分を駆動するのに使用される螺旋形の回転部材を含む。ベアリング要素と螺旋形回転部材の相互作用によって、位置検出アセンブリのバックラッシュは、最小限に抑えられる。従って、アクチュエータアセンブリが、飛行制御翼面のような制御要素及び位置検出アセンブリの両方を駆動する時、センサーアセンブリは、制御要素の位置を正確に反映した出力信号を得る。さらに、航空機の制御平面の位置調整用のアクチュエータアセンブリの一部として使用された場合、位置検出アセンブリは、ＬＶＤＴのような既存の位置センサに対する低コストの代替物となる。一例を挙げると、位置検出アセンブリと共に使われるデジタルロータリー磁気エンコーダは、ＬＶＤＴが必要とするような、信号調節や信号処理装置を必要としない。従って、上記位置検出アセンブリの据え付け及び運用は、従来の位置センサーと比較して、比較的低いコストで行うことができる。
【００１４】
図１及び２は、航空機に使用されるような飛行制御アセンブリ１０の一例を示し、この飛行制御アセンブリ１０は、アクチュエータアセンブリ２０と位置検出アセンブリ２２を有する。一つの実施形態として、アクチュエータアセンブリ２０は、航空機のフレームや筐体のような平面にしっかりと固定される筐体２６を含む。一例を挙げると、筐体２６は、筐体２６から伸びた鳩目のような連結部分３０を含み、これは、航空機に筐体２６をしっかりと固定するための留め具を受けるように構成されている。筐体２６もまた、制御要素、または、補助翼、昇降舵、もしくは方向舵のような航空機の制御平面２４の位置決めを制御するように構成されたアクチュエータ２８を保持する。アクチュエータ２８は様々な方法で構成することができるが、実施形態においては、アクチュエータ２８は、位置調整要素３０とモーター３２とを含む。
【００１５】
位置調整要素３０は、飛行制御翼面２４に取付けられるように構成される。例えば、位置調整要素３０は、位置調整要素３０から伸びている鳩目のような連結部分４０を含み、これは、制御平面２４に位置調整要素３０をしっかり固定するための留め具を受けるように構成されている。このような連結部によれば、位置調整要素３０に線形運動４５をさせることにより、飛行制御翼面２４の位置を航空機に対して相対的に変化させることができる。さらに、連結部分４０と飛行制御翼面２４の相互作用により、動作中において、位置調整要素３０が長手方向軸４１に対して回転することを制限する。
【００１６】
実施形態において、位置調整要素３０はその上に配置された保護鞘４２を含む。蛇腹状の保護鞘４２は、連結部分４０と筐体２６の間に延設されている。保護鞘４２は、筐体２６にゴミやその他の汚染物が侵入して、アクチュエータアセンブリ２０の構成材が損傷する可能性を最小に押さえながら、アクチュエータアセンブリ２０の長手方向軸３４に対する位置調整要素３０の相対的な線形動作を可能にするよう構成されている。
【００１７】
サーボモーターのようなモーター３２は、アクチュエータアセンブリ２０の長手方向軸３４に対する位置調整要素３０の相対的な線形動作を制御するように構成される。例えば、実施形態において、モーター３２は、筐体２６に配置されたロータリーベアリング４４により少なくとも部分的に支持されたボールナット３８を含む。ボールナット３８には、位置調整要素３０に配置された対応するネジ山４８とかみ合わせるようなネジ山４６を形成されている。動作中、命令信号の受信に反応して、モーター３２は、ボールナット３８を、位置調整要素３０に対して相対的に回転させる。ボールナット３８のネジ山４６と位置調整要素３０のネジ山４８間の相互作用により、また、飛行制御翼面２４は位置調整要素３０の回転を制限するので、この回転により、位置調整要素３０は、アクチュエータアセンブリ２０の長手方向軸３４に対して相対的に線形平行移動４５を行う。位置調整要素３０の線形平行移動４５により、飛行制御翼面２４の位置は航空機に対して相対的に変化する。
【００１８】
上述のように、アクチュエータアセンブリ２０は位置検出アセンブリ２２を含む。図２から８までを参照すると、実施形態において、位置検出アセンブリ２２はセンサーアセンブリ６０と、回転アセンブリ６１を含む。上記回転アセンブリ６１は、位置調整要素３０に担持されたベアリング要素６２と回転部材６４を持つ。
【００１９】
センサーアセンブリ６０は、位置調整要素３０の線形位置に基づいて、飛行制御翼面２４の相対位置を示す出力信号を発生するように構成される。実施形態において、図１に示されるように、センサーアセンブリ６０は、ポート５０を経由してアクチュエータ制御器５２に出力信号を供給する。
【００２０】
特に図２と図４を参照すると、実施形態において、センサーアセンブリ６０は、デジタルロータリー磁気エンコーダのような、回転部材６４に支持された磁石部７０と筐体２６に支持されたセンサ部７２を有する回転センサとして構成される。磁石部７０は、例えば、Ｎ極ＮとＳ極Ｓを持つ両極性磁石である。センサ部７２は、磁石部７０がセンサ部７２に対して相対的に回転する時の磁石部７０の磁束もしくは磁界の変動を検出するように構成される。例えば、実施形態において、センサ部７２は一組のホールセンサとして構成される。ホールセンサは様々な構造を持つことが可能であるが、実施形態においては、ホールセンサは、集積回路基板（ＰＣＢ）７４に搭載された集積回路（ＩＣ）の一部として含まれる。使用時においては、磁石部７０に隣接するセンサ部７２は、磁石部のＮ極ＮとＳ極Ｓの回転を検出し、対応した出力信号（一回転に対して１０２４または４０９６カウントまたは信号）をアクチュエータ制御器５２に供給する。このような構造においては、センサアセンブリ６０によってアクチュエータ制御器５２に対して供給された出力信号は位置調整要素３０の絶対的な位置に関連する。従って、もしアクチュエータアセンブリ２０の電源が切断した後、再度入れられたとしても、アクチュエータ制御器５２は、電源が回復した後にセンサーアセンブリ６０から受け取った出力信号に基づいて、位置調整要素３０の現在位置を特定する事ができる。
【００２１】
後に詳しく説明するが、回転アセンブリ６１のベアリング要素６２と回転部材６４は位置調整要素３０の線形動作を磁石部７０の回転動作に変換するように構成されている。回転アセンブリ６１がセンサーアセンブリ６０と組み合わせて使用されると、センサーアセンブリ６０は、回転アセンブリ６１により、アクチュエータアセンブリ２０の位置調整要素３０の直線動作を読み取ることができる。
【００２２】
ベアリング要素６２に関して、実施形態において、特に図２を参照すると、ベアリング要素６２は位置調整要素３０に担持される。例えば、位置調整要素３０は、位置調整要素３０の第二端８２から位置調整要素３０の第一端あるいはコネクタ端８３にわたって延設される空洞もしくは室８０を形成する。図に示すように、ベアリング要素６２の基部８４はチャンバ８内に設置される。かみ合い摩擦のような基部８４とチャンバ８０間での相互作用により、ベアリング要素６２は位置調整要素３０にしっかり固定される。
【００２３】
回転部材６４は様々な方法によりアクチュエータアセンブリ２０によって担持することが可能であるが、実施形態においては、回転部材６４は、ベアリング要素６２に担持された第一部分９６と、筐体２６と回転自在に連結した第二部分９８を有する。回転部材６４の第一部分に関して、上記に示されたように、ベアリング要素６２と回転部材６４間の相互作用は、位置調整要素３０の線形運動を磁石部７０の回転動作に変換して、回転センサーアセンブリ６０が信号を発生するように構成される。従って、回転部材６４とベアリング要素の構成は以下の通りである。
【００２４】
ベアリング要素６２は様々な構造を持ちうるが、特に図５−８に参照して、ある実施形態においては、ベアリング要素６２は、ローラーベアリングとして構成される。例えば、ベアリング要素６２は、一組のローラーベアリング８８を担持したベアリング支持部８６を有する。ベアリング支持部８６は、任意の数のローラーベアリング８８で構成されうるが、図示した例においては、ベアリング支持部８６は、４個のローラーベアリング８８を有する。図示するように、ベアリング支持部８６は、軸９０を介して第一ベアリング支持部８６−１に回転自在に備え付けられた第一、第二ローラーベアリング８８−１、８８−２と、軸９２を介して第二ベアリング支持部８６−２に回転自在に備え付けられた第三、第四ベアリング８８−３、８８−４を有する。また、図示するように、ローラーベアリング８８は、以下に詳細にするが、回転部材６４を支持するように構成された導入路９４を形成する。例えば、第一ローラーベアリングは第一フランジ９５−１を有し、第四ローラーベアリング８８−４には第二フランジ９５−１が形成されていて、第一及び第二フランジ９５−１、９５−２が距離ｌの間隔で離れている。さらに、第一と第二ローラーベアリング８８−１、８８−２と、第三と第四ベアリング８８−３、８８−４とは、距離ｄの隙間があいている。実施形態において、距離ｄは、回転部材６４の厚みより小さい。まとめると、第一及び第二フランジ９５−１、９５−２間の距離ｌと、隙間の距離ｄにより、回転部材６４を支持するため導入路９４が形成される。
【００２５】
ある実施形態において、ベアリング支持部８６−１、８６−２は、第二導入路９４−２を形成する１７−７ＰＨステンレス鋼といったような、バネ鋼素材で形成される。そのような構成において、支持部材８６−１、８６−２は、転部材６４間に対して、実質的に一定の、例えば、３ポンドくらいの力を維持する片持ち梁または片持ちバネとして構成され、支持部８６−１、８６−２と回転部材６４間のバックラッシュを最小化または排除するように構成される。
【００２６】
上記のとおり、回転部材６４は、ベアリング要素６２に担持された第一部分９６を有する。ある構成において、図３、４を参照すると、回転部材６４の第一部分９６は、回転部材６４の第一端１００と回転部材６４の第二端の間に伸びる螺旋形もしくは渦巻き形に構成されており、ここで、上記第一端１００は第二端１０２の反対側にある。回転部材６４は様々な材料で製造する事ができるが、ある構成においては、回転部材６４は、バネ鋼の平らな一片から製造されるものであり、上記バネ片の長手方向軸６５方向に捻って螺旋形にしたものである。
【００２７】
回転部材６４は、回転部材６４の第一端１００と第二端１０２間に伸びる第一エッジ部１０４と、回転部材６４の第一端１００と第二端１０２間に伸びる第二エッジ部１０６を含み、第一エッジ部１０４は第二エッジ部１０６に対向している。図１０Ａと図１０Ｂに示すように、第一、第二エッジ部１０４と１０６は、ベアリング要素６２の第一と第二フランジ９５−１と９５−２に近接して配置される。例えば、ある構成においては、回転部材６４の第一エッジ部１０４は第一フランジ９５−１に近接して配置され、また、回転部材６４の第二エッジ部１０６は第二フランジ９５−２に近接して配置される。回転部材６４のエッジ部１０４と１０６とベアリング要素６２の第一及び第二フランジ９５−１及び９５−２間の相互作用は、動作中の回転部材６４の横方向の動作を抑制する。
【００２８】
図３に戻って、ある構成において、エッジ部１０４、１０６の長さは、使用時に、筐体２６の中でベアリング要素６２が約３インチのストローク長に渡って平行移動４５をした場合、ベアリング要素６２によって、回転部材６４は長手方向軸６５の周りを０°から３３０°に渡って回転するように構成される。そのような構成において、回転部材６４と磁石部７０の回転を３６０°回転より小さな回転に制限する事により、磁石部７０のセンサ部７２に対する複数回の回転を追跡するために必要な機器類（例えば、メモリ）を追加すること無しに、アクチュエータ制御器５２は、対応する飛行制御翼面２４の位置を追跡することが可能である。
【００２９】
前述の構成において、アクチュエータアセンブリ２０の全体の大きさ（長さや高さ）を低減するために、ある構成においては、回転部材６４の長手方向軸６５と位置調整要素３０の長手方向軸４１は、実質的に同一線上に位置する。例えば、回転要素６４の第一部分９６は、図８に最も良く示されているが、ベアリング要素６２により形成された開口部８５の中を通って、図２に記されたように、位置調整要素３０に形成された室８０の中へ延びる。そのような構成において、回転部材６４の一部８４がベアリング要素６２に保持され、かつ、位置調整要素のチャンバ８０に伸びていることにより、アクチュエータアセンブリ２０の全体の大きさを低減する。
【００３０】
上記のように、ある構成においては、回転部材６４は、また、筐体２６と回転自在に連結した第二部分９８を含む。図２、３及び４を参照すると、回転部材６４は、センサーアセンブリ６０の一部として使われる磁石部７０を担持する。センサーアセンブリ６０のようなロータリーセンサにおいては、外部振動にさらされることにより、出力信号にエラーが発生する可能性があるという理由から、磁石部７０の安定性は、ロータリセンサの正確な動作のために重要である。従って、図１、３と４を参照すると、ある構成においては、回転部材６４は、回転部材６４の第二端１０２に配置された、ロータリーベアリングのようなベアリング１１０を含む。図１に示されるように、ベアリング１１０は、回転部材６４の第二部分９８（即ち、第二端１０２）を筐体２６に固定する。ベアリング１１０は、回転部材６４の筐体２４に対しての相対的な長手方向軸方向の動作４５及び磁石部７０の横方向及び長手方向軸方向の動作の両方を制限して、磁石部分を好ましくない振動から絶縁するように構成されている。さらに、ベアリング１１０は、筐体２６に担持されたセンサ部７２の長手方向軸６５の周りを回転部材６４と磁石部７０が回転運動するのを可能にするように構成されている。
【００３１】
ベアリング１１０は様々な構造を持つことができるが、ある構成においては、ベアリング１１０は第一ベアリング要素１１０−１と第二ベアリング１１０−２要素を含む。二つのベアリング１１０−１、１１０−２を回転アセンブリ６１の一部として使用することにより、回転部材６４と筐体２４間のバックラッシュの最小化を推し進めることができる。従って、回転アセンブリ６１のバックラッシュを最小化する事によって、ベアリング要素１１０−１，１１０−２は、動作中の位置、または、センサーアセンブリ６０が発生する出力信号の精度を高めることができる。
【００３２】
上記の構成において、動作中、アクチュエータアセンブリ２０は、飛行制御翼面２４と位置検出アセンブリ２２の両方の動作を行う。例えば、指令信号を受信すると、モーター３２は、ボールナット３８を位置調整要素３０に対して相対的に回転させる。ボールナット３８のネジ山部４６と位置調整要素３０のネジ山部４８間の相互作用に基づいて、また飛行制御翼面２４は、位置調整要素３０の回転を制限するため、上記の回転により、位置調整要素３０のアクチュエータアセンブリ２０の長手方向軸３４に対する相対的な線形運動４５が起きる。この平行移動は飛行制御翼面２４と位置検出アセンブリ２２の両方を駆動する。具体的には、位置調整要素３０が筐体２６の長手方向軸３４に沿って平行移動４５をすると、位置調整要素３０により、ベアリング要素は、回転部材６４の長手方向軸６５に対して相対的な平行移動をする。このような線形平行移動により、エッジ部１０４、１０６は、フランジ９５−１、９５−２に対して相対的に移動し、かつ、回転部材６４の長手方向軸６５に対して相対的に回転部材６４を回転させる。回転部材６４は、今度は、センサーアセンブリ６０の磁石部７０をセンサー部７２に対して相対的に回転させる。それに応じて、センサ部７２は、アクチュエータアセンブリによる飛行制御翼面２４の相対的な調整位置を示す出力信号を発生し、さらなる処理、または分析のため、アクチュエータ制御器５２に出力信号を供給する。
【００３３】
さらに、距離ｄは回転部材６４の厚さよりも小さいため、回転部材６４が第一及び第二ローラーベアリング８８−１、８８−２と、第三及び第四ベアリング８８−３、８８−４の間に配置される場合、回転部材６４によって、第一及びベアリング支持部８６−１、８６−２は、たわむか、または、はじけるかして隙間ができる。このようなたわみにより、第一及びベアリング支持部８６−１、８６−２は、ベアリング支持部８６と回転部材６４の間のバックラッシュを最小化、または除去するように回転部材６４に実質的に一定の力を与えるカンチレバー状バネとして働く。
【００３４】
従来の回転検出装置においては、例えば、回転検出機器の一部分を駆動させるために使用される歯車やその他の動力伝達機器を使用することによって生じるおそれがある位置検出の履歴やバックラッシュがおこることにより、ロータリセンサの出力の精度を劣化させる可能性がある。この位置検出アセンブリ２２では、ベアリングアセンブリ６２と螺旋形状の回転部材６４間の相互作用により、位置調整要素３０の直線動作を磁石部分７０の回転動作に変換し、かつその間の位置検出アセンブリ２２中のバックラッシュの発生を低減する。従って、位置検出アセンブリ２２により、飛行制御翼面２４の比較的正確な位置感知が提供できる。さらに、位置検出アセンブリ２２とともに使用する回転検出機器は、従来のＬＶＤＴにおいて必要となるような信号調節や信号処理機器を必要としない。従って、従来型の位置感知センサと比較して、位置検出アセンブリ２２の据え付け及び運用は比較的低いコストで行うことができる。
【００３５】
上記のように、ベアリングアセンブリ６２と螺旋形状の回転アセンブリ６４間の相互作用は、位置検出アセンブリ２２中にバックラッシュがおこることを低減する。ある構成においては、回転部材６４における螺旋形状の均一性は、センサーアセンブリ６０によって生成される出力信号の精度を均一化するのに不可欠なものである。ある構成においては、図３の参照すると、回転部材６４の表面１１７と長手方向軸６５に対して垂直な平面１１９間に形成された角１１５が、回転部材６４の長さ方向に対して実質的に一定であれば、回転部材６４の螺旋構造は、均一であると見なされる。しかしながら、場合によっては、回転部材６４の螺旋形状が不正確なことにより、センサーアセンブリ６０が発生する、飛行制御翼面２４の位置を示す出力信号の正確性に影響を与える可能性がある。例えば、回転部材６４の螺旋形状が、実質的に均一ではないと仮定しよう。その場合、ベアリング要素６２が線形平行移動４５をした距離の分だけ、回転部材６４は、磁石部分７０を、センサーアセンブリ６０が飛行制御表層部材２４の位置調整を示す出力信号を発生するための位置に回転させるが、その位置調整は実際の位置調整よりも大きかったりまたは、小さかったりする。
【００３６】
図９に示される構成において、位置検出アセンブリ２２は、回転部材６４の螺旋形状の非均一などによって引き起こされた、センサーアセンブリ６０が発生した出力信号１３０の不正確性を補償または補正するように構成されたコントローラ１２０を含む。例えば、プロセッサなどのコントローラ１２０は、一連の出力信号１２６を一連の実際の位置情報要素１２８に関連づける位置信号テーブル１２４を有して構成される。
【００３７】
動作を行う前に、メーカーは、実験的な手法により、対応する位置検出アセンブリ２２用の位置信号テーブル１２４を作成する。例えば、位置検出アセンブリ２２の特性を調べるために、メーカーは、回転部材６４を目標量、例えば０．０１０インチ単位で、平行移動させ、磁石部分７０を回転させる。さらに、メーカーは、単位平行移動毎に、センサーアセンブリ６０が発生した対応する出力信号を計測する。次に、メーカーは、上記インクリメントした位置量を、一連の実位置情報要素１２８とし、かつ、計測された出力信号を一連の出力信号１２６とした位置信号テーブル１２４を形成する。このような構成において、センサーアセンブリ６０によって提供される各出力信号は、位置信号テーブル１２４に記録されたように、例えば、回転部材２４と対応する飛行制御翼面２４両方の正確な位置に対応する。
【００３８】
位置検出アセンブリ２２の動作中、コントローラ１２０がセンサーアセンブリ６０から出力信号１３０を受信すると、コントローラ１２０は、受信した出力信号１３０と登録された一連の出力信号１２６の対応関係を検出するために位置信号テーブル１２４にアクセスする。このような対応関係を検出した後、コントローラ１２０は、上記登録されている一連の出力信号１２６に対応した一連の実位置データ要素１２８のなかから、実位置データ要素を検出する。コントローラ１２０は、今度は、検出した実位置データ要素を、レポート信号１３２として、アクチュエータ制御器５２に提供する。上記検出した実位置データ要素は飛行制御翼面２４などの作動要素の実際の位置に関連している。
【００３９】
本発明の様々な実施例を特定して図示及び説明したが、添付の特許請求の範囲に明示された本発明の範囲から逸脱する事無しに、形状と細部に種々の改変を行ってもよいことは、当該技術の当業者に理解できるであろう。
【００４０】
例えば、上述のように、センサーアセンブリ６０の磁石部７０は、Ｎ極ＮとＳ極Ｓをもつ両極磁石で構成される。このような説明は、単なる一例として行ったものである。ある構成において、磁石部７０は、多極の永久磁石で構成される。または、磁石部７０は、それぞれが両極磁石で構成された複数の磁石で構成される。
【００４１】
上述のように、位置検出アセンブリ２２は、アクチュエータアセンブリ２０の一部として動作する。このような表現は、単なる一例として行ったものである。ある構成において、位置検出アセンブリ２２は、飛行制御翼面２４といった作動要素に取り付けられるように構成された独立した機器として構成される。
【００４２】
上述のように、ある構成において、ベアリング要素６２は、筐体２６内において、約３インチのストローク長の平行移動４５をし、回転部材６４を長手方向軸６５の周りに０°から３３０°の間で回転させるように構成される。このような構成において、回転部材６４と磁石部７０の回転を３６０°未満の回転に制限する事により、アクチュエータ制御器５２は、センサ部７２に対する磁石部７０の複数回の回転を追跡するための機器（例えば、記憶装置）をさらに追加する必要が無く、対応する飛行制御翼面２４の位置を追跡することができる。ある構成においては、ベアリング要素６２は、筐体２６内での平行移動４５のストローク長が３インチ以上、例えば１０インチであり、それにより、回転部材６４と磁石部分７０が３６０°を超えて回転するように構成される。このような構成において、ベアリング要素６２の位置をこのようなストローク長に渡って検出するために、コントローラ１２０はメモリーと電池などの電源を有して構成され、メモリーは、磁石部分７０の回転に対応したカウント値を３６０°に渡って、格納するように構成される。
【００４３】
ある構成においては、コントローラ１２０は、センサーアセンブリ６０から出力信号１３０を受信すると、コントローラ１２０は、出力信号に対応したカウント値に基づいて、センサーアセンブリ６０に対する、磁石部分の回転の角度を検出する。例えば、磁石部７０がセンサ部７２に対して相対的に回転すると、センサーアセンブリ６０は、各３６０°回転毎にゼロから１０２４の数値を持つ出力信号を発生させるように構成されると仮定しよう。コントローラ１２０はセンサーアセンブリ６０が３６０°を超えたこと（例えば、出力信号の値が１０２４からゼロへの変化したことにより示されるように）を検出すると、コントローラ１２０は、メモリ内における、磁石部７０が３６０°の回転をふりきったことを示すカウンタをインクリメントする。従って、磁石部分７０がセンサ部７２に対しての周回回数である３６０°回転の回数を追跡する事によって、上記メモリにより、位置検出アセンブリ２２は、比較的大きな、伸長したストローク長にわたった動作が可能となる。
【図１】
2011525450.tif 000003
【図２】
2011525450.tif 000004
【図３】
2011525450.tif 000005
【図４】
2011525450.tif 000006
【図５】
2011525450.tif 000007
【図６】
2011525450.tif 000008
【図７】
2011525450.tif 000009
【図８】
2011525450.tif 000010
【図１０Ａ】
2011525450.tif 000011
【図１０Ｂ】
2011525450.tif 000012
【図９】
2011525450.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
その第一端と第二端との間に螺旋形状が延びて形成される回転部材であり、上記第一端は上記第二端と対向しており、ベアリング要素に担持される第一部分と、筐体に回転可能に連結されるように構成される第二部分とを有し、前記ベアリング要素は位置調整要素に担持され、前記位置調整要素は前記筐体に担持されている回転部材と、
上記回転部材の第二端に配置される磁石部と上記磁石部と電磁気的な通信を行うように配置されるセンサー部を有するセンサーアセンブリと、
から構成される、位置検出アセンブリであり、
上記ベアリング要素は、上記回転部材と上記磁石部を、センサー部に対して相対的に回転するように構成される、位置検出アセンブリ。
【国際調査報告】
2011525450.tif 000014
2011525450.tif 000015
2011525450.tif 000016