(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第２のアクチュエータと
を備え、
前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は、一致せず、
前記第２のアクチュエータの前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子及び前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子によって駆動され得るように構成及び配置され、
前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの一方は、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの他方の前記第１の部材又は前記第２の部材に対する前記第１の回転子又は前記第２の回転子のそれぞれの回転がロックされた時、前記第１の軸を中心に前記要素の回転を駆動するように構成及び配置される
アクチュエータ・システム。
【請求項２】
前記第１の軸及び前記第２の軸は、ほぼ平行であり、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットする、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３】
前記第１の軸、前記第２の軸及び前記第３の軸は、ほぼ平行であり、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットする、請求項２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４】
前記第３の軸は、前記第１の軸とほぼ一致する、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、第１の回動部及び第２の回動部を有する連結リンクを備える結合部に結合される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項６】
前記結合部は、前記第１の回動部と前記第２の回動部との間のバー・リンクを備える、請求項５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項７】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、それぞれ外側に延伸している歯車を備え、噛み合い係合でそれぞれの前記歯車を備える結合部に結合される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項８】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第１の回転方向が前記第２の部材の前記第２の回転方向と反対であるように結合される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項９】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第１の回転方向が前記第２の部材の前記第２の回転方向と同じであるように結合される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１０】
前記リンク・システムに連結された第３の部材と、前記リンク・システムに連結された第３の回転子とを有し、前記第３の回転子及び前記第３の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第３のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第４の部材と、前記リンク・システムに連結された第４の回転子とを有し、前記第４の回転子及び前記第４の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第４のアクチュエータと
をさらに備え、
前記第３のアクチュエータの前記第３の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第４のアクチュエータの前記第４の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第３のアクチュエータの前記第３の部材は、前記フレームに対する第４の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第４のアクチュエータの前記第４の部材は、前記フレームに対する第５の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第４の軸及び前記第５の軸は、互いに、又は、前記第２の軸若しくは前記第３の軸と、一致せず、
前記第３の部材及び前記第４の部材は、前記第３の部材の前記第４の軸を中心とした第１の方向への回転が、前記第４の部材の前記第５の軸を中心とした第２の方向への回転を生じさせるよう結合され、
前記第３のアクチュエータ又は前記第４のアクチュエータの一方は、前記第３のアクチュエータ又は前記第４のアクチュエータの他方の前記第３の部材又は前記第４の部材に対する前記第３の回転子又は前記第４の回転子のそれぞれの回転がロックされた時、前記第１の軸を中心とした前記要素の回転を駆動するように構成及び配置される
請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１１】
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ又は前記第４のアクチュエータのうちの１つは、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ及び前記第４のアクチュエータのうちのその他がオープン故障した時、前記第１の軸を中心とした前記要素の回転を駆動するように構成及び配置される、請求項１０に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１２】
前記第３の部材及び前記第４の部材は、前記第３の部材の前記第１の回転方向が前記第４の部材の前記第２の回転方向と反対であるように結合される、請求項１０に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１３】
前記第３の部材及び前記第４の部材は、前記第３の部材の前記第１の回転方向が前記第４の部材の前記第２の回転方向と同じであるように結合される、請求項１０に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１４】
前記第１及び第２のアクチュエータの前記第１及び第２の部材のそれぞれは、軸受により前記フレーム上に支持される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１５】
前記第１のアクチュエータは、前記第１の部材と前記第１の回転子との間に遊星ギア段を備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１６】
前記リンク・システムは少なくとも５つのリンクを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１７】
前記リンク・システムは、前記第１の部材上に第１の回動継手、前記第２の部材上に第２の回転継手、及び前記第１の部材の前記第１の回動継手と前記第２の部材の前記第２の回動継手との間に連結リンクを備え、前記第１の回転子上に第３の回動継手、前記第２の回転子上に第４の回転継手、及び前記第１の回転子の前記第３の回動継手と前記第２の回転子の前記第４の回動継手との間に連結リンクを備える、請求項１６に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１８】
前記第１のアクチュエータは、回転型アクチュエータを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項１９】
前記第１のアクチュエータは、回転型モータ、油圧アクチュエータ又は電気モータを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２０】
前記第１の部材は、固定子を備え、前記第２の部材は、固定子を備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２１】
前記第１のアクチュエータは、前記第１の部材と前記第１の回転子との間にブレーキを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２２】
前記第１の部材及び前記第１の回転子を互いに対して回転させないように構成及び配置されたブレーキをさらに備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２３】
前記第１の部材と前記第１の回転子との間にバネをさらに備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２４】
前記バネは、ねじりバネ、直線バネ及び屈曲部からなる群から選択される、請求項２３に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２５】
前記リンク・システムにおいて前記第１の部材及び前記第１の回転子の互いに対する回転を弱めるように構成及び配置された、前記第１の部材と前記第１の回転子との間にあるダンパーをさらに備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２６】
前記ダンパーは、直線ダンパー及び回転ダンパーからなる群から選択される、請求項２５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２７】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、ステッピング・モータ又は永久磁石モータを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２８】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、前記第１の部材と前記第１の回転子との間及び前記第２の部材と前記第２の回転子との間にそれぞれ磁気クラッチを備える、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項２９】
前記要素は、シャフト及び航空機制御面からなる群から選択される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３０】
前記要素は、ウィング・スポイラー、フラップ、フラッペロン及び補助翼からなる群から選択される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３１】
前記フレームは、アクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング及び機体からなる群から選択される、請求項１に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３２】
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイスと
を備え、
前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記保持デバイスの前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は、一致せず、
前記保持デバイスの前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して駆動され得るように構成及び配置され、
前記保持デバイスは、前記第１のアクチュエータが動作する時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロックし、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材に対する前記第１の回転子の回転がロックされた時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロック解除するように構成及び配置される
アクチュエータ・システム。
【請求項３３】
前記第１の軸及び前記第２の軸は、ほぼ平行であり、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットする、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３４】
前記第１の軸、前記第２の軸及び前記第３の軸は、ほぼ平行であり、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットする、請求項３３に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３５】
前記第３の軸は、前記第１の軸とほぼ一致する、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３６】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第１の回転方向が前記第２の部材の前記第２の回転方向と反対であるように結合される、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３７】
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第１の部材の前記第１の回転方向が前記第２の部材の前記第２の回転方向と同じであるように結合される、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３８】
前記リンク・システムに連結された第３の部材と、前記リンク・システムに連結された第３の回転子とを有し、前記第３の回転子及び前記第３の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第２のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第４の部材と、前記リンク・システムに連結された第４の回転子とを有し、前記第４の回転子及び前記第４の部材の互いに対する回転を選択的にロックするように構成及び配置された第２の保持デバイスと
をさらに備え、
前記第２のアクチュエータの前記第３の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２の保持デバイスの前記第４の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２のアクチュエータの前記第３の部材は、前記フレームに対する第４の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第２の保持デバイスの前記第４の部材は、前記フレームに対する第５の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第４の軸及び前記第５の軸は、互いに、又は、前記第２の軸若しくは前記第３の軸と、一致せず、
前記第３の部材及び前記第４の部材は、前記第３の部材の前記第４の軸を中心とした第１の方向の回転が、前記第４の部材の前記第５の軸を中心とした第２の方向の回転を生じさせるよう結合され、
前記第２の保持デバイスは、前記第２のアクチュエータが動作する時に前記第４の回転子及び前記第４の部材の互いに対する回転をロックし、前記第２のアクチュエータの前記第３の部材に対する前記第３の回転子の回転がロックされた時に前記第４の回転子及び前記第４の部材の互いに対する回転をロック解除するように構成及び配置される
請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項３９】
前記第１のアクチュエータは、回転型アクチュエータを備える、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４０】
前記第１の部材は、固定子を備える、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４１】
前記要素は、シャフト及び航空機制御面からなる群から選択される、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４２】
前記フレームは、アクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング及び機体からなる群から選択される、請求項３２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４３】
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
複数のアクチュエータ・ユニットと
を備え、前記アクチュエータ・ユニットのそれぞれは、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第２のアクチュエータと
を備え、
前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は一致せず、
前記第２のアクチュエータの前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子及び前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子によって駆動され得るように構成及び配置され、
前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの一方は、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの他方の前記第１の部材又は前記第２の部材に対する前記第１の回転子又は前記第２の回転子のそれぞれの回転がロックされた時に前記第１の軸を中心とした前記要素の回転を駆動するように構成及び配置される
アクチュエータ・システム。
【請求項４４】
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
複数のアクチュエータ・ユニットと
を備え、前記アクチュエータ・ユニットのそれぞれは、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイスと
を備え、
前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は、一致せず、
前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して駆動され得るように構成及び配置され、
前記保持デバイスは、前記第１のアクチュエータが動作する時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロックし、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材に対する前記第１の回転子の回転がロックされた時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロック解除するように構成及び配置される
アクチュエータ・システム。
【請求項４５】
フレームと、
第１の軸を中心とした回転のために前記フレームに回転可能に結合される出力部材と、
第１の部材及び第２の部材を有する第１のアクチュエータであって、前記第２の部材は前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は第２の軸を中心に前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は前記フレームに対する前記第２の部材の前記回転から独立して前記フレームに対して回転するように構成される、第１のアクチュエータと、
第１の部材及び第２の部材を有する第２のアクチュエータであって、前記第２の部材は前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は第３の軸を中心に前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は前記フレームに対する前記第２の部材の前記回転から独立して前記フレームに対して回転するように構成される、第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材と前記第２のアクチュエータの前記第１の部材との間に回動可能に連結される第１のリンクであって、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材及び前記第２のアクチュエータの前記第１の部材は、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第２のアクチュエータの前記第１の部材の第２の方向への回転を生じるように結合される、第１のリンクと、
前記第１のアクチュエータの前記第２の部材と前記出力部材との間に回動可能に連結される第２のリンクと
を備える、アクチュエータ・システム。
【請求項４６】
前記第２のアクチュエータの前記第２の部材と前記出力部材との間に回動可能に連結される第３のリンクをさらに備える、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４７】
前記第１の方向と前記第２の方向は、同じである、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４８】
前記第１の方向と前記第２の方向は、反対である、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項４９】
前記第１の軸及び前記第３の軸は、一致する、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５０】
前記第１の部材は、固定子である、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５１】
前記第２の部材は、回転子である、請求項４５に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５２】
フレームと、
第１の軸を中心とした回転のために前記フレームに回転可能に結合される出力部材と、
第１の部材及び第２の部材を有する第１のアクチュエータであって、前記第２の部材は前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は第２の軸を中心に前記フレームに対して回転するように構成され、前記第１の部材は前記フレームに対する前記第２の部材の前記回転から独立して前記フレームに対して回転するように構成される、第１のアクチュエータと、
第１の部材及び第２の部材を有する保持デバイスであって、前記第２の部材は前記フレームに対して回転するように構成され、前記第２の部材に対する前記第１の部材の回転位置がロックされた第１の構成と、前記第１の部材及び前記第２の部材が互いに対して自由に回転する第２の構成とのうちの一方になるように構成される、保持デバイスと、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材と前記保持デバイスの前記第１の部材との間に回動可能に連結される第１のリンクであって、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材及び前記保持デバイスの前記第１の部材は、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材の第１の方向への回転が前記保持デバイスの前記第１の部材の第２の方向への回転を生じるように結合される、第１のリンクと、
前記第１のアクチュエータの前記第２の部材と前記出力部材との間に回動可能に連結される第２のリンクと
を備え、
前記保持デバイスは、前記第１のアクチュエータがロックされた時、前記第１の構成から前記第２の構成に移動する
アクチュエータ・システム。
【請求項５３】
前記保持デバイスの前記第２の部材と前記出力部材との間に回動可能に連結される第３のリンクをさらに備える、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５４】
前記保持デバイスは、前記第１の部材と前記第２の部材との間にある磁気クラッチである、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５５】
前記第１の方向と前記第２の方向は、同じである、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５６】
前記第１の方向と前記第２の方向は、反対である、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５７】
前記第１の軸及び前記第３の軸は、一致する、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５８】
前記第１の部材は、固定子である、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項５９】
前記第２の部材は、回転子である、請求項５２に記載のアクチュエータ・システム。
【請求項６０】
アクチュエータ・システムを制御する方法であって、
アクチュエータ・システムを提供するステップ
を備え、前記アクチュエータ・システムは、
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第２のアクチュエータと
を備え、
前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１のアクチュエータの前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は、一致せず、
前記第２のアクチュエータの前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子及び前記第２のアクチュエータの前記第２の回転子によって駆動され得るように構成及び配置され、
前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの一方は、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの他方の前記第１の部材又は前記第２の部材に対する前記第１の回転子又は前記第２の回転子のそれぞれの回転がロックされた時、前記第１の軸を中心とした前記要素の回転を駆動するように構成及び配置され、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータに、前記制御された要素が前記第１の軸を中心に回転し、前記第１の部材の角度位置が前記第２の軸の周りで一定に保持されるように同時に電力を提供するステップ
をさらに備える、方法。
【請求項６１】
アクチュエータ・システムを制御する方法であって、
アクチュエータ・システムを提供するステップ
を備え、前記アクチュエータ・システムは、
フレームと、
前記フレームに対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、
前記要素及び前記フレームに連結されたリンク・システムと、
前記リンク・システムに連結された第１の部材と、前記リンク・システムに連結された第１の回転子とを有し、前記第１の回転子及び前記第１の部材を互いに対して選択的に回転させるように構成及び配置された第１のアクチュエータと、
前記リンク・システムに連結された第２の部材と、前記リンク・システムに連結された第２の回転子とを有し、前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイスと
を備え、
前記第１のアクチュエータの前記第１の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記保持デバイスの前記第２の回転子は、前記フレームに対する回転動作のために構成され、
前記第１の部材は、前記フレームに対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の軸及び前記第２の軸は、一致せず、
前記第２の部材は、前記フレームに対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成され、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、前記第２の軸を中心とした前記第１の部材の第１の方向への回転が前記第３の軸を中心とした前記第２の部材の第２の方向への回転を生じさせるように結合され、
前記リンク・システムは、前記要素と前記フレームとの間の第１の回転角度が前記第１の部材と前記フレームとの間の第２の回転角度から独立して駆動され得るように構成及び配置され、
前記保持デバイスは、前記第１のアクチュエータが動作する時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロックし、前記第１のアクチュエータの前記第１の部材に対する前記第１の回転子の回転がロックされた時に前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロック解除するように構成及び配置され、
前記第１のアクチュエータ及び前記保持デバイスに、前記保持デバイスが前記第２の回転子及び前記第２の部材の互いに対する回転をロックし、前記第１のアクチュエータが前記制御された要素に望ましいトルクを付与するように同時に電力を提供するステップ
をさらに備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にアクチュエータ・システムの分野に関し、より具体的には電気機械冗長アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
冗長アクチュエータ・システムは一般的に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのシステムは通常、多数のアクチュエータを、それらの移動が合計されるか、又はそれらのトルクが合計される方法で配置する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
開示された実施例の対応する部品、部分又は表面に対し括弧入りの参照番号を付して、単に例示の目的であり制限するものではないが、本発明はアクチュエータ・システム（１００、２００）であって、参照構造（１１０、２１０）に対する第１の軸（１０５、２０３）を中心とした回転動作のために構成された制御された要素（１８０、２８０）と、要素及び参照構造に連結されたリンク・システム（１７０、２７０）と、リンク・システムの第１の自由度（１２２に対する１２３、２２２に対する２２３）に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１２０、２２０）と、リンク・システムの第２の自由度（１４２に対する１４３、２４２に対する２４３）に電力供給するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（１４０、２４０）であって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、第２のアクチュエータとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸（１０４、２０４）を中心とした回転動作のために構成された第１のリンク（１２３、２２３）を有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸（１０５、２０５）を中心とした回転動作のために構成された第２のリンク（１４３、２４３）を有し、第１のリンクと第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転を生じさせるように結合（１６０、２６０）され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度（１４４、２４４）が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度（１２５、２２５）から独立して駆動され得るように構成及び配置され、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの一方は、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの他方が動作可能にロックされた時、第１の軸を中心に要素の回転を駆動するように構成及び配置される、アクチュエータ・システムを提供する。
【０００５】
第１の軸（１０５、２０３）及び第２の軸（１０４、２０４）はほぼ平行であり得、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットし得る。第１の軸（２０３）、第２の軸（２０４）及び第３の軸（２０５）はほぼ平行であり得、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットし得る。第３の軸は第２の軸（１０４）とほぼ一致し得る。第１のリンク及び第２のリンクは、第１の回動部（１６０ｂ）及び第２の回動部（１６０ｃ）を有する連結リンク（１６０）を含む結合部で結合され得る。結合部は第１の回動部と第２の回動部との間のバー・リンク（１６０ａ）を含み得る。第１のリンク及び第２のリンクは、噛み合い歯車を含む結合部で結合され得る。第１のリンク及び第２のリンクは、第１のリンクの第１の回転方向（１２６、２２６）が第２のリンクの第２の回転方向（１４６、２４６）と反対であるように結合（１６０、２６０）され得る。第１のリンク及び第２のリンクは、第１のリンクの第１の回転方向（２２６’）が第２のリンクの第２の回転方向（２２６’）と同じであるように結合（２６０’）され得る。アクチュエータ・システムはさらに、リンク・システムの第３の自由度（３２２に対する３２３）に電力供給するように構成及び配置された第３のアクチュエータ（３２０）と、リンク・システムの第４の自由度（３４２に対する３４３）に電力供給するように構成及び配置された第４のアクチュエータ（３４０）であって、第３の自由度と第４の自由度は独立した自由度である、第４のアクチュエータとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第４の軸（３０４）を中心とした回転動作のために構成される第３のリンク（３２３）を有し、リンク・システムは参照構造に対する第５の軸（３０５）を中心とした回転動作のために構成される第４のリンク（３４３）を有し、第４の軸及び第５の軸は互いに、又は第１の軸若しくは第２の軸と一致せず、第３のリンク及び第４のリンクは、第３のリンクの第４の軸を中心とした第１の方向の回転が、第４のリンクの第５の軸を中心とした第２の方向の回転を生じさせるよう結合（３６０）され、第３のアクチュエータ又は第４のアクチュエータの一方は、第３のアクチュエータ又は第４のアクチュエータの他方が動作可能にロックされた時、第１の軸を中心とした要素の回転を駆動するように構成及び配置される。第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ、第３のアクチュエータ又は第４のアクチュエータは、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ、第３のアクチュエータ及び第４のアクチュエータの他方がオープン故障した時、第１の軸を中心とした要素の回転を駆動するように構成及び配置され得る。第３のリンク及び第４のリンクは、第３のリンクの第１の回転方向が第４のリンクの第２の回転方向と反対であるように結合（３６０）され得る。第３のリンク及び第４のリンクは、第３のリンクの第１の回転方向が第４のリンクの第２の回転方向と同じであるように結合（２６０’）され得る。アクチュエータのそれぞれは軸受（４３６）により支持され得る。第１のアクチュエータは遊星ギア段（６００）を含み得る。リンク・システムは少なくとも５つのリンクを含み得る。リンク・システムは、リンク間に複数の回動継手を含み得る。第１のアクチュエータは回転型アクチュエータを含み得る。第１のアクチュエータは回転型モータ、油圧アクチュエータ又は電気モータを含み得る。第１のリンクは固定子を含み得、第２のリンクは固定子を含み得る。アクチュエータのそれぞれはブレーキを含み得る。アクチュエータ・システムはさらに、リンク・システムの自由度の１つを一定に保持するように構成及び配置されたブレーキ（６０３）を含み得る。アクチュエータ・システムはさらに、リンク・システムの自由度の１つに付勢するように構成及び配置されたバネ（６０４）を含み得る。バネはねじりバネ、直線バネ及び屈曲部からなる群から選択され得る。アクチュエータ・システムはさらに、リンク・システムの少なくとも１つのリンクの回転を弱めるように構成及び配置されたダンパー（６０５）を含み得る。ダンパーは直線ダンパー及び回転ダンパーからなる群から選択され得る。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータはステッピング・モータ又は永久磁石モータを含み得る。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは磁気クラッチ（６０７）を含み得る。要素はシャフト及び航空機制御面からなる群から選択され得る。要素はウィング・スポイラー、フラップ、フラッペロン及び補助翼からなる群から選択され得る。参照構造はアクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング及び機体からなる群から選択され得る。
【０００６】
別の態様において、アクチュエータ・システム（１００’、２００’）であって、参照構造（１１０、２１０）に対する第１の軸（１０５、２０３）を中心とした回転動作のために構成された制御された要素（１８０、２８０）と、要素及び参照構造に連結されたリンク・システム（１７０、２７０）と、リンク・システムの第１の自由度（１２２に対する１２３、２２２に対する２２３）に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１２０、２２０）と、リンク・システムの第２の自由度（１４２’に対する１４３’、２４２’に対する２４３’）を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイス（１４０’、２４０’）であって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、保持デバイスとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸（１０４、２０４）を中心とした回転動作のために構成された第１のリンク（１２３、２２３）を有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸（１０５、２０５）を中心とした回転動作のために構成された第２のリンク（１４３’、２４３’）を有し、第１のリンクと第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転を生じさせるように結合（１６０、２６０）され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度（１４４、２４４）が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度（１２５、２２５）から独立して駆動され得るように構成及び配置され、保持デバイスは、第１のアクチュエータが機能する時に第２の自由度をロックし、第１のアクチュエータが動作可能にロックされた時に第２の自由度をロック解除するように構成及び配置される、アクチュエータ・システムが提供される。
【０００７】
第１の軸（１０５、２０３）及び第２の軸（１０４、２０４）はほぼ平行であり得、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットし得る。第１の軸（２０３）、第２の軸（２０４）及び第３の軸（２０５）はほぼ平行であり得、ほぼ一定の距離を動作可能にオフセットし得る。第３の軸は第２の軸（１０４）とほぼ一致し得る。第１のリンク及び第２のリンクは、第１のリンクの第１の回転方向（１２６、２２６）が第２のリンクの第２の回転方向（１４６、２４６）と反対であるように結合（１６０、２６０）され得る。第１のリンク及び第２のリンクは、第１のリンクの第１の回転方向（２２６’）が第２のリンクの第２の回転方向（２２６’）と同じであるように結合（２６０’）され得る。アクチュエータ・システムはさらに、リンク・システムの第３の自由度（３２２に対する３２３）に電力供給するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（３２０）と、リンク・システムの第４の自由度（３４２’に対する３４３’）を選択的にロックするように構成及び配置された第２の保持デバイス（３４０’）であって、第３の自由度と第４の自由度は独立した自由度である、第２の保持デバイスとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第４の軸（３０４）を中心とした回転動作のために構成される第３のリンク（３２３）を有し、リンク・システムは参照構造に対する第５の軸（３０５）を中心とした回転動作のために構成される第４のリンク（３４３’）を有し、第４の軸及び第５の軸は互いに、又は第１の軸若しくは第２の軸と一致せず、第３のリンク及び第４のリンクは、第３のリンクの第４の軸を中心とした第１の方向の回転が、第４のリンクの第５の軸を中心とした第２の方向の回転を生じさせるよう結合（３６０）され、第２の保持デバイスは、第２のアクチュエータが機能する時に第４の自由度をロックし、第２のアクチュエータが動作可能にロックされた時に第４の自由度をロック解除するように構成及び配置される。第１のアクチュエータは回転型アクチュエータを含み得る。第１のリンクは固定子を含み得る。要素はシャフト及び航空機制御面からなる群から選択され得る。参照構造はアクチュエータ・フレーム、アクチュエータ・ハウジング及び機体からなる群から選択され得る。
【０００８】
別の態様において、アクチュエータ・システム（１００、２００）であって、参照構造（１１０、２１０）に対する第１の軸（１０５、２０３）を中心とした回転動作のために構成された制御された要素（１８０、２８０）と、複数のアクチュエータ・ユニットとを含み、複数のアクチュエータ・ユニットのそれぞれは、要素及び参照構造に連結されたリンク・システム（１７０、２７０）と、リンク・システムの第１の自由度（１２２に対する１２３、２２２に対する２２３）に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１２０、２２０）と、リンク・システムの第２の自由度（１４２に対する１４３、２４２に対する２４３）に電力供給するように構成及び配置された第２のアクチュエータ（１４０、２４０）であって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、第２のアクチュエータとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸（１０４、２０４）を中心とした回転動作のために構成された第１のリンク（１２３、２２３）を有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸（１０５、２０５）を中心とした回転動作のために構成された第２のリンク（１４３、２４３）を有し、第１のリンクと第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転を生じさせるように結合（１６０、２６０）され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度（１４４、２４４）が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度（１２５、２２５）から独立して駆動され得るように構成及び配置され、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの一方は、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの他方が動作可能にロックされた時に第１の軸を中心とした要素の回転を駆動するように構成及び配置される、アクチュエータ・システムが提供される。
【０００９】
別の態様において、アクチュエータ・システム（１００、２００）であって、参照構造（１１０、２１０）に対する第１の軸（１０５、２０３）を中心とした回転動作のために構成された制御された要素（１８０、２８０）と、複数のアクチュエータ・ユニットとを含み、複数のアクチュエータ・ユニットのそれぞれは、リンク・システムの第１の自由度（１２２に対する１２３、２２２に対する２２３）に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータ（１２０、２２０）と、リンク・システムの第２の自由度（１４２’に対する１４３’、２４２’に対する２４３’）を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイス（１４０’、２４０’）であって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、保持デバイスとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸（１０４、２０４）を中心とした回転動作のために構成された第１のリンク（１２３、２２３）を有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸（１０５、２０５）を中心とした回転動作のために構成された第２のリンク（１４３’、２４３’）を有し、第１のリンクと第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向（１２６、１４６、２２６、２４６）への回転を生じさせるように結合（１６０、２６０）され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度（１４４、２４４）が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度（１２５、２２５）から独立して駆動され得るように構成及び配置され、保持デバイスは、第１のアクチュエータが機能する時に第２の自由度をロックし、第１のアクチュエータが動作可能にロックされた時に第２の自由度をロック解除するように構成及び配置される、アクチュエータ・システムが提供される。
【００１０】
別の態様において、アクチュエータ・システムであって、参照構造と、第１の軸を中心とした回転のために参照構造に回転可能に結合される出力部材と、第１の部材と第２の部材とを有する第１のアクチュエータであって、第２の部材は参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は第２の軸を中心に参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は参照構造に対する第２の部材の回転から独立して参照構造に対して回転するように構成された、第１のアクチュエータと、第１の部材と第２の部材とを有する第２のアクチュエータであって、第２の部材は参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は第３の軸を中心に参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は参照構造に対する第２の部材の回転から独立して参照構造に対して回転するように構成された、第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータの第１の部材と第２のアクチュエータの第１の部材との間で回動可能に連結される第１のリンクであって、第１のアクチュエータの第１の部材及び第２のアクチュエータの第１の部材は、第１のアクチュエータの第１の部材の第１の方向への回転が第２のアクチュエータの第１の部材の第２の方向への回転を生じるように結合される、第１のリンクと、第１のアクチュエータの第２の部材と出力部材との間に回動可能に連結される第２のリンクとを含む、アクチュエータ・システムが提供される。
【００１１】
アクチュエータ・システムは第２のアクチュエータの第２の部材と出力部材との間に回動可能に連結される第３のリンクをさらに含み得る。第１の方向と第２の方向とは同じであり得る。第１の方向と第２の方向とは反対であり得る。第１の軸及び第３の軸は一致し得る。第１の部材は固定子であり得る。第２の部材は回転子であり得る。
【００１２】
別の態様において、アクチュエータ・システムであって、参照構造と、第１の軸を中心とした回転のために参照構造に回転可能に結合される出力部材と、第１の部材と第２の部材とを有する第１のアクチュエータであって、第２の部材は参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は第２の軸を中心に参照構造に対して回転するように構成され、第１の部材は参照構造に対する第２の部材の回転から独立して参照構造に対して回転するように構成された、第１のアクチュエータと、第１の部材と第２の部材とを有する保持デバイスであって、第２の部材は参照構造に対して回転するように構成され、保持デバイスは、第２の部材に対する第１の部材の回転位置がロックされた第１の構成と、第１の部材及び第２の部材が互いに対して自由に回転する第２の位置とが交互になるように構成される、保持デバイスと、第１のアクチュエータの第１の部材と保持デバイスの第１の部材との間で回動可能に連結される第１のリンクであって、第１のアクチュエータの第１の部材と保持デバイスの第１の部材は、第１のアクチュエータの第１の部材の第１の方向への回転が保持デバイスの第１の部材の第２の方向への回転を生じるように結合される、第１のリンクと、第１のアクチュエータの第２の部材と出力部材との間で回動可能に連結される第２のリンクとを含み、保持デバイスは第１のアクチュエータが動作可能にロックされた時、第１の構成から第２の構成に移動する、アクチュエータ・システムが提供される。
【００１３】
アクチュエータ・システムはさらに、保持デバイスの第２の部材と出力部材との間に回動可能に連結される第３のリンクを含み得る。保持デバイスは磁気クラッチであり得る。第１の方向と第２の方向とは同じであり得る。第１の方向と第２の方向とは反対であり得る。第１の軸及び第３の軸は一致し得る。第１の部材は固定子であり得る。第２の部材は回転子であり得る。
【００１４】
別の態様において、アクチュエータ・システムを制御する方法であって、アクチュエータ・システムを提供するステップを含み、アクチュエータ・システムは、参照構造に対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、要素及び参照構造に連結されたリンク・システムと、リンク・システムの第１の自由度に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータと、リンク・システムの第２の自由度に電力供給するように構成及び配置された第２のアクチュエータであって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、第２のアクチュエータとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成された第１のリンクを有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成された第２のリンクを有し、第１のリンク及び第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向への回転を生じさせるように結合され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度から独立して駆動され得るように構成及び配置され、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの一方は、第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの他方が動作可能にロックされた時、第１の軸を中心とした要素の回転を駆動するように構成及び配置され、方法はさらに、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに、制御された要素が第２の軸を中心に回転し、第１のリンクの角度位置が第１の軸の周りで一定に保持されるように同時に電力を提供するステップを含む方法が提供される。
【００１５】
別の態様において、アクチュエータ・システムを制御する方法であって、アクチュエータ・システムを提供するステップを含み、アクチュエータ・システムは、参照構造に対する第１の軸を中心とした回転動作のために構成された制御された要素と、要素及び参照構造に連結されたリンク・システムと、リンク・システムの第１の自由度に電力供給するように構成及び配置された第１のアクチュエータと、リンク・システムの第２の自由度を選択的にロックするように構成及び配置された保持デバイスであって、第１の自由度及び第２の自由度は独立した自由度である、保持デバイスとを含み、リンク・システムは参照構造に対する第２の軸を中心とした回転動作のために構成された第１のリンクを有し、第１の軸及び第２の軸は一致せず、リンク・システムは参照構造に対する第３の軸を中心とした回転動作のために構成された第２のリンクを有し、第１のリンク及び第２のリンクは、第２の軸を中心とした第１のリンクの第１の方向への回転が第３の軸を中心とした第２のリンクの第２の方向への回転を生じさせるように結合され、リンク・システムは、要素と参照構造との間の第１の回転角度が第１のリンクと参照構造との間の第２の回転角度から独立して駆動され得るように構成及び配置され、保持デバイスは、第１のアクチュエータが機能する時に第２の自由度をロックし、第１のアクチュエータが動作可能にロックされた時に第２の自由度をロック解除するように構成及び配置され、方法はさらに、第１のアクチュエータ及び保持デバイスに、保持デバイスのリンクがリンク・システムの第２の自由度をロックし、第１のアクチュエータが制御された要素に望ましいトルクを付与するように同時に電力を提供するステップを含む方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１のアクチュエータ・システムの等角図である。
【図２】第１のアクチュエータ・システムの他の実施例の等角図である。
【図３】第２のアクチュエータ・システムの斜視図である。
【図４】第２のアクチュエータ・システムの他の実施例の斜視図である。
【図５】第３のアクチュエータ・システムの斜視図である。
【図６】第３のアクチュエータ・システムの他の実施例の図である。
【図７】第２のアクチュエータ・システムの他の実施例の図である。
【図８】第４のアクチュエータ・システムの前面斜視図である。
【図９】第４のアクチュエータ・システムの後部斜視図である。
【図１０】第４のアクチュエータ・システムの正面図である。
【図１１】第４のアクチュエータ・システムの側面図である。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿った断面図である。
【図１３】第４のアクチュエータ・システムの後面図である。
【図１４】第４のアクチュエータ・システムの一部分解した前面斜視図である。
【図１５】第４のアクチュエータ・システムの一部分解した後面斜視図である。
【図１６】明確性のため参照構造が省かれた第４のアクチュエータ・システムの前面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
最初に、いくつかの図面を通して一貫して、同様の参照番号が同じ構造要素、部分又は表面を示すことが意図されることが明確に理解されるべきである。その理由はそのような要素、部分又は表面が明細書全体によりさらに記載又は説明され得、この詳細な記載は不可欠な部分であるからである。別段の指示がない限り、図面は明細書と共に読まれる（例えば平行線模様、部品の配置、比率、破片等）ことが意図され、及び本発明の明細書全体の一部と見なされる。以下の説明で使用される、用語「平行」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、「下」及びそれらの形容詞及び副詞の派生語（例えば「平行に」、「右方向に」、「上方に」等）は、単に特定の図面を読み手が見た時の図示された構造の方向に言及する。同様に、用語「内側に」及び「外側に」は一般に、延長又は回転の軸に対する表面の方向に適宜言及する。
【００１８】
図面を参照し、最初に図１を参照すると、本発明は改良されたアクチュエータ・システムを提供し、第１の実施例は全体として１００で示される。参照構造１１０は剛性の材料を含み得る。参照構造１１０は第１の部分１１０Ａ及び第２の部分１１０Ｂを有し、それらは互いに第３の部分１１０Ｃを通して堅く連結される。第１の部分１１０Ａは、シャフト１２１及びシャフト１４１にそれぞれ連結される２つの結合部１１２及び１１３を保持する。結合部１１２は軸１０４を中心とした参照構造１１０に対する回転のため、回転係合するシャフト１２１を保持する。同様に、結合部１１３は軸１０５を中心とした参照構造１１０に対する回転のため、回転係合するシャフト１４１を保持する。軸１０４と１０５は全体として互いに平行であり、固定された距離だけ離間する。
【００１９】
第１の回転型アクチュエータ１２０は、軸１０４を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材１２３及び第２の部材１２２を有する。回転型アクチュエータ１２０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材１２３は固定子と呼ばれ得、第２の部材１２２は回転子と呼ばれ得るが、固定子１２３も回転子１２２も参照構造１１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００２０】
回転子１２２はシャフト１２１に堅く結合される。固定子１２３は個別に参照構造１１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子１２３は、参照構造１１０に対する回転子１２２の回転から独立して軸１０４を中心に参照構造１１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第１の回転アクチュエータ１２０は参照構造１１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造１１０に対する回転子１２２の回転角度１２４として規定され得る。第２の自由度は参照構造１１０に対する固定子１２３の回転角度１２５として規定され得る。
【００２１】
第２の回転型アクチュエータ部材１４０は、軸１０５を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材１４３及び第２の部材１４２を有する。回転型アクチュエータ１４０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材１４３は固定子と呼ばれ得、第２の部材１４２は回転子と呼ばれ得る。しかし、固定子１４３も回転子１４２も参照構造１１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００２２】
回転子１４２はシャフト１４１に堅く結合される。固定子１４３は個別に参照構造１１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子１４３は、参照構造１１０に対する回転子１４２の回転から独立して軸１０５を中心に参照構造１１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第２のアクチュエータ１４０は参照構造１１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造１１０に対する回転子１４２の回転角度１４４として規定され得る。第２の自由度は参照構造１１０に対する固定子１２３の回転角度１４５として規定され得る。
【００２３】
出力部材１８０は回転子１４２に堅く結合される。よって、出力部材は軸１０５を中心に参照構造１１０に対して回転子１４２と共に回転する。参照構造１１０の第２の部分１１０Ｂは、参照構造１１０に回転係合する出力部材１８０及び回転子１２２を保持するのにさらなるサポートをそれぞれ提供する結合部１１５及び１１６を有する。出力部材１８０は例えば航空機制御面等の駆動される物体に結合され得る。
【００２４】
固定子１２３及び固定子１４３は結合部１６０を通して回転して共に結合される。結合部１６０は固定子１２３を、参照構造１１０に対して、参照構造１１０に対する固定子１４３の回転の反対の角度だけ回転させる。より具体的には、結合部１６０は角度１４５と同一及び反対の変化を生じさせるため角度１２５に何らかの変化を生じさせる。言い換えると、回転型アクチュエータ１２０と参照構造１１０との間の自由度は結合部１６０によって回転型アクチュエータ１４０と参照構造１１０との間の１つの自由度と共通にされる。結合部１６０は固定子１２３に回動可能に連結され、且つ固定子１４３に回動可能に連結されたリンクである。駆動アーム部分１２３ａが固定子１２３に配置され、駆動アーム部分１４３ａが固定子１４３に配置される。リンク１６０ａが駆動アーム部分１２３ａと１４３ａとの間に回動可能に連結される。しかし、結合部１６０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００２５】
回転子１２２及び回転子１４２はまた結合部１９０を通して共に結合される。結合部１９０は回転子１２２を、回転子１４２が参照構造１１０に対してどのように回転するかに等しい角度方向だけ参照構造１１０に対して回転させる。より具体的には、結合部１９０は角度１４４の変化に等しい角度１２４の何らかの変化を生じさせる。言い換えると、回転型アクチュエータ１２０と参照構造１１０との間の自由度は、結合部１９０によって回転型アクチュエータ１４０と参照構造１１０との間の１つの自由度と共通にされる。図１に示されるように、結合部１９０は部材１２２の駆動アーム部分１２２Ａに回動可能に連結され、且つ部材１４２の駆動アーム部分１４２Ａに回動可能に連結されたリンク１９０ａであるが、結合部１９０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００２６】
結合部１６０は固定子１２３と固定子１４３とを参照構造１１０に対して反対の方向に回転させる一方、結合部１９０は回転子１２２と回転子１４２とを参照構造１１０に対して同じ方向に回転させる。
【００２７】
リンク機構１７０は参照構造１１０と出力部材１８０との間の堅いリンクと継手の組である。より具体的には、リンク機構１７０は結合部１６０及び１９０、並びに部材１２１、１２２、１２３、１４１、１４２及び１４３を含む。リンク機構１７０は参照機構１１０に対し２つの自由度を有する。言い換えると、参照構造１１０に対するリンク機構１７０の状態は２つの独立した変数により記載され得る。例えば、角度１４４（回転子１４２の参照構造１１０に対する角度を表す）及び角度１２４（シャフト１２１の参照構造１１０に対する角度を表す）を知ることはリンク機構１７０の状態を具体的に規定する。その理由はリンク機構１７０内のどの部材（リンク）も角度１４４又は１２４を調節せずに移動できないためである。この観点から考えると、角度１２４及び角度１４４はリンク機構１７０の独立する２つの自由度を表す。代替として、リンク機構１７０の２つの自由度は角度１２５及び角度１４４として規定され得る。リンク機構１７０のどの部材も、角度１２５又は角度１４４を変化させずにリンク機構１７０に対して移動できない。
【００２８】
回転型アクチュエータ１００は一般に、第１のアクチュエータ１２０及び第２のアクチュエータ１４０に共に同時に電力供給して出力部材１８０を参照構造１１０に対して望ましい方法で移動させることにより操作される。例えば、ユーザが出力部材１８０を参照構造１１０に対して時計回りに回転させたい場合、言い換えると、角度１４４が減少する場合、アクチュエータ１２０及びアクチュエータ１４０が同時に作動し、アクチュエータ１２０はアクチュエータ１４０と同じ且つ反対の大きさのトルクを提供するであろう。より具体的には、アクチュエータ１２０が作動され、回転子１２２に、固定子１２３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。同時に、アクチュエータ１４０が作動され、回転子１４２に、固定子１４３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。この状況の下で、アクチュエータ１２０及びアクチュエータ１４０からのトルクに対抗することは、結合部１６０を通して互いに逆らって作用することになる。アクチュエータ１２０が回転子１２２へ時計回りにトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部１６０に付与され、結合部１６０に反時計回りの回転を促す。アクチュエータ１２０により結合部１６０に付与されるトルクは結合部１６０への右下方向の力として現れる。アクチュエータ１４０が回転子１４２に時計回りのトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部１６０に付与される。アクチュエータ１４０により結合部１６０に付与されるトルクは、アクチュエータ１４０により結合部１６０に付与される左上方向の力として現れる。アクチュエータ１２０により結合部１６０に付与される力は一般に、アクチュエータ１４０より結合部１６０に付与される力と、同じ且つ反対である。これは一般に固定子１２３及び１４３を固定されたままにし、回転子１２２及び１４２を時計回りに回転させることになる。結合部１９０は参照構造１１０に対する回転子１２２及び１４２の回転角度１２４、１４４を等しいままにする。
【００２９】
出力部材１８０を参照構造１１０に対し反時計回りに回転させるため、回転型アクチュエータ１２０及び１４０は、出力部材１８０を時計回りに回転させる時に比べて反対の方向に作動される。
【００３０】
アクチュエータ１００は、アクチュエータ１２０又はアクチュエータ１４０が動かなくなった（例えば電気機械の故障、又は油圧弁のロック等）時、出力部材１８０が故障していないアクチュエータにより望ましい回転方向に作動され続けるであろうという有利な特徴を有する。これは動かなくなったアクチュエータが結合部１６０を通して他方のアクチュエータに対抗するトルクをなお提供できるためである。例えば、アクチュエータ１２０が回転子１２２に対して固定子１２３の回転を不注意でロックした時、参照構造１１０に対して時計回りに（角度１４４を減少させて）出力部材１８０を回転させたいと望んでいるユーザを考える。固定子１２３は回転子１２２に回転がロックされているため、回転子１２２と参照構造１１０との間の角度１２４のいかなる変化も固定子１２３と参照構造１１０との間の角度１２５のすべての変化と必ず同一になる。固定子１２３と回転子１２２は参照構造１１０に対し、ユニットとしてなお共に回転し得ることに留意されたい。アクチュエータ１４０が回転子１４２に時計回りのトルクを付与すると、固定子１４３への同じ且つ反対のトルクが、結合部１６０への左上方向の力として結合部１６０を通して分配される。この結合部１６０への左上方向の力は、回転子１２２への時計回りのトルクとして動かなくなったアクチュエータを通して伝送される、固定子１２３に付与される時計回りのトルクとなる。結合部１９０は回転子１２２及び１４２の回転を同一にし、一方出力部材１８０は故障を通して所望の通り時計回りに回転する。
【００３１】
２重直列モードで作動するため、アクチュエータ１２０、１４０のそれぞれには内部又は外部であり得るブレーキ機構及びコントローラが設けられる。これらのブレーキは、アクチュエータの１つがオープン状態で故障した（例えばアクチュエータが電力を失い固定子及び回転子を互いに対して自由に回転可能とする）場合に、アクチュエータ・システム１００に動作の継続を可能とする。このブレーキは、アクチュエータの固定子と回転子との間の互いに対する回転をロックするために各アクチュエータ内に構成される。ブレーキは制動するのに電力を必要としないフェイルセーフのブレーキであり得る。この２重直列構成において、アクチュエータ１２０、１４０の１つがオープン状態で故障した場合に、その故障したアクチュエータのブレーキが係合される。これは残りのアクチュエータ１２０、１４０になお出力部材１８０を作動させることを可能にする。しかし、そのような故障の間、出力部材１８０が作動するアクチュエータに対して回転する速度は、出力部材１８０が両方のアクチュエータが作動する時に回転する速度の半分になる。
【００３２】
図２を参照すると、他の実施例１００’が示され、アクチュエータ１２０は、これに制限されないが、ブレーキ、磁気クラッチ、環状モータ等を含む保持デバイス１４０’と対になる。通常の動作では、保持デバイス１４０’は部材１４３’と部材１４２’との間の回転位置をロックする。アクチュエータ１２０が故障すると、保持デバイス１４０’は部材１４３’と部材１４２’との間のロックを解放し、それはアクチュエータ１２０が出力部材１８０に有する効果を効果的に解放する。これは出力部材１８０が別のアクチュエータ（図示せず）により駆動されることを可能とする。この配置は１つのアクチュエータ１２０と１つの保持デバイス１４０’を含むため単一の構成であり、アクチュエータ１２０が故障すると、ユニットは以下により詳細に記載するようにネットワークから脱落する。さらに他の単一の構成において、２つのアクチュエータがどちらのアクチュエータにもブレーキを有さずに提供され得、一方のアクチュエータが回転子及び固定子の位置を保持するためのみに構成され、他方のアクチュエータがリンク機構１７０を通して出力部材１８０を駆動するのに使用される。
【００３３】
図３において、第２のアクチュエータ・システムは全体として２００で示される。参照構造２１０は剛性の材料を含む。参照構造２１０は、固定される第１の部分２１０Ａ及び第２の部分２１０Ｂを有する。第１の部分２１０Ａは、シャフト２２１及びシャフト２４１にそれぞれ連結される２つの結合部２２１、２１３を保持する。結合部２１２は軸２０４を中心とした参照構造２１０に対する回転のため、回転係合するシャフト２２１を保持する。同様に、結合部２１３は軸２０５を中心とした参照構造２１０に対する回転のため、回転係合するシャフト２４１を保持する。軸２０４と軸２０５とは全体として互いに平行であり、固定された距離だけ離間する。
【００３４】
第１の回転型アクチュエータ２２０は、軸２０４を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材２２３及び第２の部材２２２を有する。回転型アクチュエータ２２０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材２２３は固定子と呼ばれ得、第２の部材２２２は回転子と呼ばれ得るが、固定子２２３も回転子２２２も参照構造２１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００３５】
回転子２２２はシャフト２２１に堅く結合される。固定子２２３は個別に参照構造２１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子２２３は、参照構造２１０に対する回転子２２２の回転から独立して軸２０４を中心に参照構造２１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第１の回転アクチュエータ２２０は参照構造２１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造２１０に対する回転子１２２の回転角度２２４として規定され得る。第２の自由度は参照構造２１０に対する固定子２２３の回転角度２２５として規定され得る。
【００３６】
第２の回転型アクチュエータ部材２４０は、軸２０５を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材２４３及び第２の部材２４２を有する。回転型アクチュエータ２４０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材２４３は固定子と呼ばれ得、第２の部材２４２は回転子と呼ばれ得る。しかし、固定子２４３も回転子２４２も参照構造２１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００３７】
回転子２４２はシャフト２４１に堅く結合される。固定子２４３は個別に参照構造２１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子２４３は、参照構造２１０に対する回転子２４２の回転から独立して軸２０５を中心に参照構造２１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第２のアクチュエータ２４０は参照構造２１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造２１０に対する回転子２４２の回転角度２４４として規定され得る。第２の自由度は参照構造２１０に対する固定子２２３の回転角度２４５として規定され得る。
【００３８】
出力部材２８０は回転子２４２、２２２に結合される。よって、出力部材２８０は参照構造２１０に対して回転子２２２、２４２と共に回転する。参照構造２１０の第２の部分２１０Ｂは、参照構造２１０に回転係合する回転子２２２、２４２を保持するのにさらなるサポートをそれぞれ提供する結合部２１５及び２１６を有する。結合部２１４、２１９は、参照構造２１０に対する回転のため、回転係合する出力部材２８０を保持する。出力部材２８０は例えば航空機制御面等の駆動される物体に結合され得る。
【００３９】
固定子２２３及び固定子２４３は結合部２６０を通して回転して共に結合される。結合部２６０は固定子２２３を、参照構造２１０に対して、参照構造２１０に対する固定子２４３の回転の反対の角度だけ回転させる。より具体的には、結合部２６０は角度２４５と同一及び反対の変化を生じさせるため角度２２５に何らかの変化を生じさせる。言い換えると、回転型アクチュエータ２２０と参照構造２１０との間の自由度は結合部２６０によって回転型アクチュエータ２４０と参照構造２１０との間の１つの自由度と共通にされる。結合部２６０は固定子２２３の駆動アーム部分２２３ａに回動可能に連結され、且つ固定子２４３の駆動アーム部分２４３ａに回動可能に連結されたリンク２６０ａである。しかし、結合部２６０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００４０】
回転子２２２及び回転子２４２の両方は結合部２７０を通して共に出力部材２８０に結合される。結合部２７０は、回転子２２２、２４２が参照構造２１０に対して回転するのと同じ方向に出力部材２８０が回転するように、回転子２２２及び２４２の両方の回転を出力部材２８０に伝送させる。より具体的には、結合部２７０は回転子２２２、２４２の回転を出力部材２８０で合計させる。結合部２７０は１対のリンク２７０ａと２７０ｂを含む。リンク２７０ａは部材２２２の駆動アーム部分２２２ａと出力部材２８０の駆動アーム部分２８０ａとの間に回動可能に連結される。リンク２７０ｂは部材２４２の駆動アーム部分２４２ａと出力部材２８０の駆動アーム部分２８０ｂとの間に回動可能に連結される。しかし、結合部２７０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００４１】
結合部２６０は固定子２２３と固定子２４３とを参照構造２１０に対して反対の方向に回転させる一方、結合部２７０は回転子１２２と回転子１４２とを参照構造２１０に対して同じ方向に回転させる。
【００４２】
リンク機構２９０は参照構造２１０と出力部材２８０との間の堅いリンクと継手の組である。より具体的には、リンク機構２９０は結合部２６０及び２７０、並びに部材２２１、２２２、２２３、２４１、２４２及び２４３を含む。リンク機構２９０は参照機構２１０に対し２つの自由度を有する。言い換えると、参照構造２１０に対するリンク機構２９０の状態は２つの独立した変数により記載され得る。例えば、角度２４４（回転子２４２の参照構造２１０に対する角度を表す）及び角度２２４（シャフト２２１の参照構造２１０に対する角度を表す）を知ることはリンク機構２９０の状態を具体的に規定する。その理由はリンク機構２９０内のどの部材（リンク）も角度２４４又は２２４を調節せずに移動できないためである。この観点から考えると、角度２２４及び角度２４４はリンク機構２９０の独立する２つの自由度を表す。代替として、リンク機構２９０の２つの自由度は角度２２５及び角度２４４として規定され得る。リンク機構２９０のどの部材も、角度２２５又は角度２４４を変化させずにリンク機構２１０に対して移動できない。
【００４３】
回転型アクチュエータ２００は一般に、第１のアクチュエータ２２０及び第２のアクチュエータ２４０に共に同時に電力供給して出力部材２８０を参照構造２１０に対して望ましい方法で移動させることにより操作される。例えば、ユーザが出力部材２８０を参照構造２１０に対して時計回りに回転させたい場合（図２の装置方向に示されるように）、アクチュエータ２２０及びアクチュエータ２４０が同時に作動し、アクチュエータ２２０はアクチュエータ２４０と同じ且つ反対の大きさのトルクを提供するであろう。より具体的には、アクチュエータ２２０が作動され、回転子２２２に、固定子２２３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。同時に、アクチュエータ２４０が作動され、回転子２４２に、固定子２４３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。この状況の下で、アクチュエータ２２０及びアクチュエータ２４０からのトルクに対抗することは、結合部２６０を通して互いに逆らって作用することになる。より具体的には、アクチュエータ２２０が回転子２２２へ時計回りにトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部２６０に付与され、結合部２６０に反時計回りの回転を促す。アクチュエータ２２０により結合部２６０に付与されるトルクは結合部２６０への右下方向の力として現れる。アクチュエータ２４０が回転子２４２に時計回りのトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部２６０に付与される。アクチュエータ２４０により結合部２６０に付与されるトルクは、アクチュエータ２４０により結合部２６０に付与される左上方向の力として現れる。アクチュエータ２２０により結合部２６０に付与される力は一般に、アクチュエータ２４０により結合部２６０に付与される力と、同じ且つ反対である。これは一般に固定子２２３及び２４３を固定されたままにし、回転子２２２及び２４２を時計回りに回転させることになる。結合部２７０は参照構造２１０に対する回転子２２２及び２４２の回転角度２２４、２４４を等しいままにする。
【００４４】
出力部材２８０を参照構造２１０に対し反時計回りに回転させるため、回転型アクチュエータ２２０及び２４０は、出力部材２８０を時計回りに回転させる時に比べて反対の方向に作動される。
【００４５】
２重直列モードで作動するため、アクチュエータ２２０、２４０のそれぞれには内部又は外部であり得るブレーキ及びコントローラが設けられる。アクチュエータ２２０、２４０の１つが電力を失うと故障したユニットのブレーキが適用され、残りのアクチュエータ２２０、２４０が通常の速度の半分で出力部材を移動させる。アクチュエータ２００は、アクチュエータ２２０又はアクチュエータ２４０が動かなくなった（例えば電気機械の故障、又は油圧弁のロック等）時、出力部材２８０が故障していないアクチュエータにより望ましい回転方向に作動され続けるであろうという有利な特徴を有する。これは動かなくなったアクチュエータが結合部２６０を通して他方のアクチュエータに対抗するトルクをなお提供できるためである。例えば、アクチュエータ２２０が回転子２２２に対して固定子２２３の回転を不注意でロックした時、参照構造２１０に対して時計回りに出力部材２８０を回転させたいと望んでいるユーザを考える。固定子２２３は回転子２２２に回転がロックされているため、回転子２２２と参照構造２１０との間のいかなる角度２２４の変化も固定子２２３と参照構造２１０との間の角度２２５のあらゆる変化と必ず同一になる。固定子２２３と回転子２２２は参照構造２１０に対し、ユニットとしてなお共に回転し得ることに留意されたい。アクチュエータ２４０が回転子２４２に時計回りのトルクを付与すると、固定子２４３への同じ且つ反対のトルクが、結合部２６０への左上方向の力として結合部２６０を通して分配される。この結合部２６０への左上方向の力は、回転子２２２への時計回りのトルクとして動かなくなったアクチュエータを通して伝送される、固定子２２３に付与される時計回りのトルクとなる。結合部２７０は回転子２２２及び２４２の回転を同一にし、一方出力部材２８０は故障を通して所望の通り時計回りに回転する。
【００４６】
図４を参照すると、アクチュエータ２２０は、これに制限されないが、ブレーキ、磁気クラッチ、環状モータ等を含む保持デバイス２４０’と対になる。通常の動作では、保持デバイス２４０’は部材２４３’及び回転子２４２’を互いに対してロックする。アクチュエータ２２０が故障又は電力を失うと、保持デバイス２４０’は固定子２４２’及びアクチュエータ２２０を解放し、保持デバイス２４０’はバイパスモードに入り、ネットワークの他のアクチュエータの電力の下で自由に回転する。さらに別の単一の構成において、図３のアクチュエータ２２０及び２４０はブレーキを有さずに提供され得る。
【００４７】
図５を参照すると、２重直列アクチュエータ２２０及び２４０を有するシステムは２重直列アクチュエータ３２０及び３４０と対になり、全体として３００で示される第３のアクチュエータ・システムを形成する。参照構造３１０は剛性の材料を含む。参照構造３１０は、固定される第１の部分３１０Ａ及び第２の部分３１０Ｂを有する。第１の部分３１０Ａは、シャフト３２１及びシャフト３４１にそれぞれ連結される２つの結合部３１２及び３１３を保持する。結合部３１２は軸３０４を中心とした参照構造３１０に対する回転のため、回転係合するシャフト３２１を保持する。同様に、結合部３１３は軸３０５を中心とした参照構造３１０に対する回転のため、回転係合するシャフト３４１を保持する。軸３０４と３０５とは全体として互いに平行であり、固定された距離だけ離間する。
【００４８】
第１の回転型アクチュエータ３２０は、軸３０４を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材３２３及び第２の部材３２２を有する。回転型アクチュエータ３２０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材３２３は固定子と呼ばれ得、第２の部材３２２は回転子と呼ばれ得るが、固定子３２３も回転子３２２も参照構造３１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００４９】
回転子３２２はシャフト３２１に堅く結合される。固定子３２３は個別に参照構造３１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子３２３は、参照構造３１０に対する回転子３２２の回転から独立して軸３０４を中心に参照構造３１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第１の回転アクチュエータ３２０は参照構造３１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造３１０に対する回転子３２２の回転角度３２４として規定され得る。第２の自由度は参照構造３１０に対する固定子３２３の回転角度３２５として規定され得る。
【００５０】
第２の回転型アクチュエータ部材３４０は、軸３０５を中心とする互いの相対的な回転動作のために構成及び配置された第１の部材３４３及び第２の部材３４２を有する。回転型アクチュエータ３４０は電気モータであるが、例えばこれに限らないが、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ等の他のアクチュエータの種類、又は他の同様のアクチュエータも使用され得る。第１の部材３４３は固定子と呼ばれ得、第２の部材３４２は回転子と呼ばれ得る。しかし、固定子３４３も回転子３４２も参照構造３１０に対して固定されていないことに留意すべきである。
【００５１】
回転子３４２はシャフト３４１に堅く結合される。固定子３４３は個別に参照構造３１０に堅く取り付けられていない。より具体的に言うと、固定子３４３は、参照構造３１０に対する回転子３４２の回転から独立して軸３０５を中心に参照構造３１０に対して回転できる。別の言い方をすると、第２のアクチュエータ３４０は参照構造３１０に対して２つの自由度を有する。第１の自由度は参照構造３１０に対する回転子３４２の回転角度３４４として規定され得る。第２の自由度は参照構造３１０に対する固定子３２３の回転角度３４５として規定され得る。
【００５２】
出力部材２８０は回転子３２２、３４２に結合される。よって、出力部材２８０は参照構造３１０に対して回転子３２２、３４２と共に回転する。参照構造３１０の第２の部分３１０Ｂは、参照構造３１０に回転係合する回転子３２２、３４２を保持するのにさらなるサポートをそれぞれ提供する結合部３１５及び３１６を有する。出力部材２８０は例えば航空機制御面等の駆動される物体に結合され得る。
【００５３】
固定子３２３及び固定子３４３は結合部３６０を通して回転して共に結合される。結合部３６０は固定子３２３を、参照構造３１０に対して、参照構造３１０に対する固定子３４３の回転の反対の角度だけ回転させる。より具体的には、結合部３６０は角度３４５と同一及び反対の変化を生じさせるため角度３２５に何らかの変化を生じさせる。言い換えると、回転型アクチュエータ３２０と参照構造３１０との間の自由度は結合部３６０によって回転型アクチュエータ３４０と参照構造３１０との間の１つの自由度と共通にされる。結合部３６０は固定子３２３の駆動アーム部分３２３ａと回動可能に連結され、且つ固定子３４３の駆動アーム部分３４３ａに回動可能に連結されたリンク３６０ａである。しかし、結合部３６０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００５４】
回転子３２２及び回転子３４２の両方は結合部３７０を通して出力部材２８０に結合される。結合部３７０は、回転子３２２、３４２が参照構造３１０に対して回転するのと同じ方向に出力部材２８０が回転するように、回転子３２２及び３４２の両方の回転を出力部材２８０に伝送させる。より具体的には、結合部３７０は回転子３２２、３４２の回転を出力部材２８０で合計させる。結合部３７０は１対のリンク３７０ａと３７０ｂを含む。リンク３７０ａは部材３２２の駆動アーム部分３２２ａと出力部材２８０の駆動アーム部分２８０Ａとの間に回動可能に連結される。リンク３７０ｂは部材３４２の駆動アーム部分３４２ａと出力部材２８０の駆動アーム部分２８０ｂとの間に回動可能に連結される。しかし、結合部３７０は歯車結合、ベルト結合、又は他の同様の結合であってもよい。
【００５５】
結合部３６０は固定子３２３と固定子３４３とを参照構造３１０に対して反対の方向に回転させる一方、結合部３７０は回転子３２２と回転子３４２とを参照構造３１０に対して同じ方向に回転させる。
【００５６】
リンク機構３９０は参照構造３１０と出力部材２８０との間の堅いリンクと継手の組である。より具体的には、リンク機構３９０は結合部３６０及び３７０、並びに部材３２１、３２２、３２３、３４１、３４２及び３４３を含む。リンク機構３９０は参照機構３１０に対し２つの自由度を有する。言い換えると、参照構造３１０に対するリンク機構３９０の状態は２つの独立した変数により記載され得る。例えば、角度３４４（回転子３４２の参照構造３１０に対する角度を表す）及び角度３２４（シャフト３２１の参照構造３１０に対する角度を表す）を知ることはリンク機構３９０の状態を具体的に規定する。その理由はリンク機構３９０内のどの部材（リンク）も角度３４４又は３２４を調節せずに移動できないためである。この観点から考えると、角度３２４と角度３４４はリンク機構３９０の独立する２つの自由度を表す。代替として、リンク機構３９０の２つの自由度は角度３２５と角度３４４として規定され得る。リンク機構３９０のどの部材も、角度３２５又は角度３４４を変化させずにリンク機構３１０に対して移動できない。
【００５７】
回転型アクチュエータ３００は一般に、第１のアクチュエータ３２０及び第２のアクチュエータ３４０に共に同時に電力供給して出力部材２８０を参照構造３１０に対して望ましい方法で移動させることにより操作される。例えば、ユーザが出力部材２８０を参照構造３１０に対して時計回りに回転させたい場合（図５の装置方向に示すように）、アクチュエータ３２０とアクチュエータ３４０が同時に作動し、アクチュエータ３２０はアクチュエータ３４０と同じ且つ反対の大きさのトルクを提供するであろう。より具体的には、アクチュエータ３２０が作動され、回転子３２２に、固定子３２３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。同時に、アクチュエータ３４０が作動され、回転子３４２に、固定子３４３に対する時計回りの回転を促すトルクを付与する。この状況の下で、アクチュエータ３２０及びアクチュエータ３４０からのトルクに対抗することは、結合部３６０を通して互いに逆らって作用することになる。より具体的には、アクチュエータ３２０が回転子３２２へ時計回りにトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部３６０に付与され、結合部３６０に反時計回りの回転を促す。アクチュエータ３２０により結合部３６０に付与されるトルクは結合部３６０への右下方向の力として現れる。アクチュエータ３４０が回転子３４２に時計回りのトルクを付与すると、同じ且つ反対のトルクが結合部３６０に付与される。アクチュエータ３４０により結合部３６０に付与されるトルクは、アクチュエータ３４０により結合部３６０に付与される左上方向の力として現れる。アクチュエータ３２０により結合部３６０に付与される力は一般に、アクチュエータ３４０により結合部３６０に付与される力と、同じ且つ反対である。これは一般に固定子３２３及び３４３を固定されたままにし、回転子３２２及び３４２を時計回りに回転させることになる。結合部３７０は参照構造３１０に対する回転子３２２及び３４２の回転角度３２４、３４４を等しいままにする。
【００５８】
出力部材２８０を参照構造３１０に対し反時計回りに回転させるため、回転型アクチュエータ３２０及び３４０は、出力部材２８０を時計回りに回転させる時に比べて反対の方向に作動される。
【００５９】
２重直列モードで作動するため、アクチュエータ２２０、２４０、３２０、３４０のそれぞれには内部又は外部であり得るブレーキ及びコントローラが設けられる。アクチュエータ２２０、２４０、３２０、３４０の１つ又は複数が電力を失うと、残りのアクチュエータ２２０、２４０、３２０、３４０の１つが出力部材２８０を移動させ得る。第３のアクチュエータ・システム３００はまた、アクチュエータ２２０、２４０、３２０、３４０の何れかが動かなくなった（例えば電気機械の故障、又は油圧弁のロック等）時、出力部材２８０が故障していないアクチュエータの少なくとも１つにより望ましい回転方向に作動され続けるであろうという有利な特徴を有する。これは、アクチュエータ２２０又は２４０が故障した場合、動かなくなったアクチュエータが結合部２６０を通して他方のアクチュエータに対抗するトルクをなお提供できるためである。例えば、アクチュエータ２２０が回転子２２２に対して固定子２２３の回転を不注意でロックした時、参照構造２１０に対して時計回りに出力部材２８０を回転させたいと望んでいるユーザを考える。固定子２２３は回転子２２２に回転がロックされているため、回転子２２２と参照構造２１０との間のいかなる角度２２４の変化も固定子２２３と参照構造２１０との間の角度２２５のあらゆる変化と必ず同一になる。固定子２２３及び回転子２２２は参照構造２１０に対し、ユニットとしてなお共に回転し得ることに留意されたい。アクチュエータ２４０が回転子２４２に時計回りのトルクを付与すると、固定子２４３への同じ且つ反対のトルクが、結合部２６０への左上方向の力として結合部２６０を通して分配される。この結合部２６０への左上方向の力は、回転子２２２への時計回りのトルクとして動かなくなったアクチュエータを通して伝送される、固定子２２３に付与される時計回りのトルクとなる。結合部２７０は回転子２２２及び２４２の回転を同一にし、一方出力部材２８０は故障を通して所望の通り時計回りに回転する。また、回転子３２０、３４０は出力部材２８０を時計回りに回転させ続ける。
【００６０】
図６を参照すると、アクチュエータ２２０、３２０のそれぞれは、図２及び図４に関連して上記に記載される単一のユニット操作のために保持デバイス２４０’及び３４０’と対になる。
【００６１】
図７において、結合部２６０’は回動点２９０、２９２において固定子２４３の駆動アーム部分２４３ａと固定子２２３の駆動アーム部分２２３ａとの間を回動可能に連結するリンク２６０ａ’を含む。結合部２６０の配置と対照的に、リンク２６０ａ’は軸２０４及び２０５の中心の間の線２６１’と交差しない。結合部２７０’は、回動点２９４、２９５において駆動アーム部分２４２ａと出力部材２８０の駆動部分２８０ａとの間で回動可能に連結されたリンク２７０ａ’、及び回動点２９６、２９７において駆動アーム部分２２２ａと出力部材２８０の駆動部分２８０ｂとの間で回動可能に連結されたリンク２７０ｂ’を含む。リンク２７０ｂ’は軸２０５の反対側へと横切る。
【００６２】
図８から図１１を全体に参照し、まず図８を参照すると、第４のアクチュエータ・システム４００は６つのアクチュエータ４０３、４０６、４０９、４１２、４１５（図９）及び４１８（図９）を含む。アクチュエータはモーメントを打ち消して配置され、以下に詳細に記載するように、すべて共通の出力部材４２１（図１２）に機械的に結合される。アクチュエータは２重直列であり得る対又は単一の対に配置され得る。単一の対のユニットの場合、各対のアクチュエータの１つは上述のように保持デバイスと置換される。保持デバイスと対になったアクチュエータが電力を失った又は故障の場合、ユニットはネットワークから脱落し自由に回転する。２重直列ユニットの場合、各アクチュエータには内部又は外部であり得るブレーキ及びコントローラが設けられ、その結果、対の一方のアクチュエータの電力喪失により、対の他方のアクチュエータが直列ユニットを共に動かすことになる。
【００６３】
出力部材４２１はシャフト４２４と係合するように構成される。図示のように、シャフト４２４はスプラインのシャフトであるが、本開示に基づき、当業者には出力部材４２１からの回転を伝送する他の機械的手段も使用され得ることが明らかであろう。参照構造４２７と参照構造４３０は剛性の部材である。リンク４３３が参照構造４２７、４３０に固定して取り付けられる。参照構造４３０は軸受４３１を含む。
【００６４】
図８の下部から始め、反時計回りに説明すると、モーメント打消アーム４７８が第１のアクチュエータ４０３の固定子４３９に連結される。モーメント打消アーム４７８は軸４８１を中心として固定子４３９と共に回転する。リンク４８４は一方の端部でアーム４７８に回動可能に取り付けられ、アクチュエータ４０３と対をなすアクチュエータ４０６の固定子４４２に取り付けられたモーメント打消アーム４８７に回動可能に取り付けられる。反時計回りに継続して、モーメント打消アーム４９３はアクチュエータ４０９の固定子４４５に連結される。アーム４９３を隣接するアーム４９６に連結するリンクは明確にするため省かれている。モーメント打消アーム４９６はアクチュエータ４１２の固定子４４８に連結される。モーメント打消アーム４９９はアクチュエータ４１５の固定子４５１に連結される。リンク５０２は一方の端部でアーム４９９に回動可能に取り付けられ、反対の端部でアーム５０５に回動可能に取り付けられる。アーム５０５はアクチュエータ４１８の固定子４５４に連結される。回転子４５７、４６０、４６３等が参照構造４２７と４３０との間に配置され、それぞれの固定子に対して回転する。回転子は以下に詳しく説明するように出力部材４２１に結合される。
【００６５】
参照構造４２７は、参照構造４２７に対する回転のために回転係合する固定子４３９、４４２、４４５、４４８、４５１、及び４５４（図１３）を保持するための軸受４３６（図１５に最も良く示される）を含む。
【００６６】
図１２を参照すると、回転子４５７、４６０、４６３、４６６、４６９、４７２はそれぞれの固定子に対する回転動作のために構成及び配置される。回転子４５７、４６０、４６３、４６６、４６９、４７２は出力部材４２１に機械的に結合される。図１２の底部右側から始めて反時計回りに説明するが、回転子４５７の駆動アーム部分５１１は頁に垂直である軸５１４を中心として回転子４５７と共に回転する。リンク５１７が一方の端部で駆動アーム部分５１１に回動可能に連結され、他方の端部でクランク５２０に回動可能に連結される。クランク５２０は出力部材４２１に固定して取り付けられる。回転子４６０の駆動アーム部分５２３は頁に垂直な軸５２６を中心に回転子４６０と共に回転する。リンク５２９が第１の端部で駆動アーム部分５２３に回動可能に連結され、第２の端部でクランク５３２に回動可能に連結される。クランク５３２は出力部材４２１に固定して取り付けられ、図１２の方向に対してクランク５２０の下方に位置する。回転子４６３の駆動アーム部分５３５は頁に垂直な軸５３８を中心に回転子４６３と共に回転する。リンク５４１が第１の端部で駆動アーム部分５３５に回動可能に連結され、反対の端部でクランク５２０に回動可能に連結される。回転子４６６の駆動アーム部分５４４は頁に垂直な軸５４７を中心に回転子４６６と共に回転する。リンク５５０が第１の端部で駆動アーム部分５４４に回動可能に連結され、反対の端部でクランク５３２に回動可能に連結される。回転子４６９の駆動アーム部分５５３は頁に垂直な軸５５６を中心に回転子４６９と共に回転する。リンク５５７が第１の端部で駆動アーム部分５５３に回動可能に連結され、反対の端部でクランク５２０に回動可能に連結される。回転子４７２の駆動アーム部分５５９は頁に垂直な軸５６２を中心に回転子４７２と共に回転する。リンク５６５が第１の端部で駆動アーム部分５５９に回動可能に連結され、反対の端部でクランク５３２に回動可能に連結される。
【００６７】
図１４及び図１５を参照すると、分解斜視図はアクチュエータ４１５を示す。アクチュエータ４１５はモーメント打消アーム４９９に連結されたトルク管４５２を含む固定子４５１を含む。固定子４５１のすべての部品は参照構造４２７、４３０に対する回転動作のために配置され、回転子４６９と共に相対的に回転するように構成されている。回転子４６９は、図１２に関連して上記に記載するように、出力部材４２１と連結される駆動アーム部分５５３を有する。固定子４５１のモーメント打消アーム４９９は、リンク５０２により隣接するアクチュエータ４１８のモーメント打消アーム５０５に連結される。アーム４９９及び５０５は共に結合され、その結果それらのモーメントは打ち消される。モーメント打消アームの残りの対である４７８及び４８７と４９３及び４９６とは同じように構成されて３つのアクチュエータ・ユニットのネットワークを形成し、それぞれのユニットが同様に連結された２つのアクチュエータを有する。
【００６８】
図１６において、第４のアクチュエータ・システム４００が示され、参照構造４３０が明確性のため省かれている。図の左側において、リンク５０２によるモーメント打消駆動アーム４９９及び５０５の連結が示される。リンク５０２は回動点５０６において、第１の端部が駆動アーム４９９に回動可能に取り付けられ、回動点５０７において、反対の端部が駆動アーム５０５に回動可能に取り付けられる。
【００６９】
出力部材４２１はスプライン・シャフト４２４（図８）を収容するためのスプライン穴４２２を有する。出力部材４２１には、出力部材４２１に結合されたクランク５２０及び５３２（図１２）が設けられ得、その結果クランク５２０及び５３２への力は出力部材４２１を回転させる。回転子４６３は、回動点５３６において第１の端部が回転子４６３の駆動アーム部分５３５に回動可能に取り付けられ、回動点５３７において反対側の端部がクランク５２０に回動可能に取り付けられる連結ロッド又はリンク５４１を経由して、クランク５２０に連結される。クランク５３２は、出力部材４２１の回転の軸５５０に対する軸方向の下方又は右側に位置する。クランク５２０は３つの回転子への連結のため全体に三角形状を有し得、クランク５３２もまた他の３つの回転子への連結のため全体に三角形状を有し得る。
【００７０】
開示された実施例にいくつかの修正がなされ得る。例えば、位置センサ、レゾルバ及び／又はエンコーダが、コントローラに有用なフィードバックを提供するためにアクチュエータ及び／又は他の任意のリンク継手に追加されてもよい。さらに、トルクセンサ及び／又は回転速度計がさらなるフィードバックを提供するために各アクチュエータ出力及び／又はリンク・システム内の他の任意のリンク継手にさらに追加されてもよい。２重直列構成において、１対の内の１つのモータは対応するモータと異なる種類であってもよい。例えば、一方のモータが高トルクの高速度モータであり、他方のモータが低速度、高性能の高トルクモータであってもよい。さらに多数の２重直列の対が使用される構成では、ブレーキは安全に除去され得る。その理由は、アクチュエータのオープン故障は、オープン故障が生じた際に第２のアクチュエータの対が出力部材を制御するために利用可能である場合には大きな懸念にはならないためである。
【００７１】
開示された実施例はいくつかの重要な利点をもたらす。開示された構成の多数の冗長な性質は、特に３重の構成において高いフェイルセーフの統計レベルを提供する。各アクチュエータの対においてさらなる自由度が存在するため、自己診断が、一方のアクチュエータが出力部材の位置を変更せずに他方のアクチュエータに対して移動する使用の間、安全に行われ得る。第４のシステムの六角形の配置は高い空間効率の構成を提供し、例えば航空機の機体等の強く制約された車両フレームの配置を可能にする。
【００７２】
いくつかのアクチュエータ・システムが図示され及び説明され、いくつかの修正及び代替が議論された。従って、当業者は、以下の請求項に規定及び区別されているように、本発明の趣旨から逸脱せずに様々な追加の変更及び修正がなされ得ることを容易に理解するであろう。
【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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