(57)【要約】フレーム（１２）に対して並進的に移動可能であって連結手段（２０）を備えた可動部材（１４）と、連結手段（２０）とフレーム（１２）との間の張力経路上に配置されたエネルギー吸収消散機構（２８，３０）とを備えた電気機械アクチュエータ（１０）であって、エネルギー吸収消散機構（２８，３０）は、明らかな多孔性を有する多孔質毛管マトリクス（４０）とマトリクス（４０）に対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連した液体（４２）とを備えている。チャンバが第１の圧力レベルＰ１以上の圧力を受ける場合に、液体（４２）の一部がマトリクス（４０）の細孔に侵入し、また、前記エネルギー吸収消散機構が第１圧力レベルＰ１よりも低い第２の圧力レベルＰ２よりも低い圧力を受ける場合には、液体（４２）の一部はマトリクス（４０）の細孔から毛管作用により自然排出される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の要素を第２の要素に対して移動させるための電気機械アクチュエータ（１０）であって、
前記第１要素に取り付けられるための連結手段（２０）を備えた可動部材（１４）と、  前記第２要素に取り付けられるための取付け手段（２２）を備えたフレーム（１２）と、を備えており、
前記可動部材（１４）は、前記フレームに対して並進的に移動可能であって、
前記アクチュエータ（１０）は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力経路上に配置された少なくとも１つの機械的なエネルギー吸収消散機構（２８，３０）をさらに備えており、
前記エネルギー吸収消散機構は、複数の開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス（４０）と前記マトリクス（４０）に対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連した液体（４２）とを収容する変形可能なチャンバを備え、
前記チャンバが第１の圧力レベルＰ１以上の外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、前記マトリクス（４０）の細孔に侵入し、
前記チャンバが第２の圧力レベルＰ２よりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、毛管作用により前記マトリクス（４０）の前記細孔から自然排出され、前記第２の圧力レベルＰ２は前記第１の圧力レベルＰ１よりも小さいことを特徴とする電気機械アクチュエータ（１０）。
【請求項２】
前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）の各々は、前記可動部材（１４）が少なくとも部分的に通過する空洞（２６）内部に収容され、且つ、前記空洞（２６）の壁部（３２，３４）と張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）との間に配置されており、
前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力を伝達するために前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）の前記変形可能なチャンバに圧力を加え易いことを特徴とする請求項１に記載の前記アクチュエータ。
【請求項３】
前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ）は前記可動部材（１４）により担持されていることを特徴とする請求項２に記載の前記アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１要素への前記可動部材（１４）の前記連結手段（２０）は、前記可動部材（１４）上にスライド可能に取り付けられた中空体（２４）を有しており、前記中空体（２４）の内部に前記空洞（２６）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の前記アクチュエータ。
【請求項５】
前記フレーム（１２）は中空体（５４）を有しており、
前記中空体（５４）の内部に前記空洞（２６）が設けられ、
前記可動部材（１４）を駆動する駆動装置（１６）は、前記空洞（２６）内に固定的に収容されていることを特徴とする請求項３に記載の前記アクチュエータ。
【請求項６】
前記フレーム（１２）は中空体（５４）を有しており、
前記中空体（５４）の内部に前記空洞（２６）が設けられ、
前記張力伝達手段（６０，６２）は、前記空洞（２６）内部で前記可動部材（１４）を駆動させる駆動装置（１６）の支持を補助することを特徴とする請求項２に記載の前記アクチュエータ。
【請求項７】
前記張力伝達手段は１以上のプレート（３６ａ，３６ｂ，６０，６２）を有し、
前記プレート（３６ａ，３６ｂ，６０，６２）のそれぞれは、各エネルギー吸収消散機構（２８，３０）に関連付けられており、且つ、前記駆動装置（１６）と前記関連するエネルギー吸収消散機構（２８，３０）との間に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の前記アクチュエータ。
【請求項８】
前記アクチュエータは、２つの機械的エネルギー吸収消散機構（２８，３０）を備えており、
前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）の各々は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力経路上に配置され、且つ、複数の開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス（４０）と前記マトリクス（４０）に対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連した液体（４２）とを収容する変形可能なチャンバを備え、
前記チャンバが第１の圧力レベルＰ１よりも高い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、前記マトリクス（４０）の細孔に侵入し、
前記チャンバが第２の圧力レベルＰ２よりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、前記マトリクス（４０）の前記細孔から自然排出され、
前記第２の圧力レベルＰ２は前記第１圧力レベルＰ１よりも低く、
前記第１要素がそれぞれの対向する２方向（６４，６６）に前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）を付勢することができるように前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）は、前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）の一方側に設けられていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の前記アクチュエータ。
【請求項９】
少なくとも１つのジェットノズルを備えたスペースランチャー用エンジンであって、前記エンジンは、前記ジェットノズルをサポート及び操縦するための請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電気機械アクチュエータ（１０）を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載の少なくとも１つのエンジンを備えたことを特徴とするスペースランチャーのステージ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の少なくとも１つのステージを備えたことを特徴とするスペースランチャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、電気アクチュエータの分野に関し、限定はしないが、特に、スペースランチャー（宇宙ロケット）のエンジンに装備されるジェットノズルを操縦するための電気アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
スペースランチャーのエンジンは、これらのエンジンの燃焼室からのガスをチャネリングするための操縦可能なジェットノズルを含む。このノズルは、これらのガスの噴射と、そしてこれらのガスにより生成される推進力とが、スペースランチャーの起動を制御するために操縦されることを可能にする。
【０００３】
スペースランチャーのエンジンのノズルは、一般的に、エンジンに取り付けられたステアリングアクチュエータ（通常２つである）により支持されている。
【０００４】
エンジン始動時、又は、発射中止の場合のエンジン遮断時に、エンジン内部の圧力領域は、短い期間（約数秒間）にわたり軸対称ではなく、これが、エンジンに加えられるトルクと、従って、エンジンノズルのステアリングアクチュエータに加えられる比較的強い張力とを発生させる。
【０００５】
これらの張力が達し得る最大レベルを十分正確には予測できないため、アクチュエータを、安全性の必要条件を満たすために大型にしなくてはならず、これは、重量及びコストに関して不利益である。
【０００６】
また、油圧アクチュエータを使用すると、飛行前の実現コストが高くなるため、油圧アクチュエータの代わりに、電気機械アクチュエータを用いることが望ましいであろう。電気機械アクチュエータは、実現コストがより安価である。現在このタイプの用途のために十分に小型で軽量の電源が存在する。
【０００７】
しかし、電気機械アクチュエータは、このタイプの一時的張力に耐えるために、かなり大型化されており且つ焼付きの危険性がある。このため、寧ろ解決手段としては不都合となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、比較的強度の機械的張力に耐えることができ、且つ、比較的小型で軽量の、新規のタイプの電気機械アクチュエータが必要とされている。
【０００９】
本発明の目的は、特には、この課題に対する簡単で経済的で且つ効率的な解決方法を提供することである。
【００１０】
本発明の特定の目的の１つは、比較的高いレベルの張力（例えば、スペースランチャーエンジンのノズルにより、このノズルのステアリングアクチュエータに、エンジンの地上での動作時、特には、エンジンの始動及び遮断段階中に伝達されやすい張力）に耐えることができる電気機械アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このために、本発明は、第１の要素を第２の要素に対して移動させるための電気機械アクチュエータであって、前記第１要素に取り付けられるための連結手段が設けられた可動部材と、前記第２要素に取り付けられるための取付け手段が設けられたフレームとを備え、前記可動部材が前記フレームに対して並進的に移動可能である、電気機械アクチュエータを提供する。
【００１２】
本発明によれば、前記アクチュエータは、さらに、前記第１要素と前記アクチュエータの前記フレームとの間の張力経路上に配置された少なくとも１つの機械的なエネルギー吸収消散機構を含み、且つ、開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス（母材）及び前記マトリクスに対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連する液体を収容している変形可能なチャンバを備える。前記液体は、前記チャンバが第１の圧力レベル以上の外部からの機械的圧力を受ける場合に前記液体の少なくとも一部が前記マトリクスの細孔に侵入し、また、前記チャンバが前記第１圧力レベルよりもそれ自体が低い第２の圧力レベルよりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合には、前記マトリクスの細孔から毛管作用により自然排出されるように選択される。
【００１３】
このタイプの例示的な機械的なエネルギー吸収消散機構は、国際特許出願ＷＯ９６／１８０４０号明細書により詳細に記載されている。
【００１４】
一般に、このタイプのエネルギー吸収消散機構は、前記液体に対して疎水性の上記の多孔質毛管マトリクスを形成している材料との境界における液体の表面張力を利用する。より詳細には、前記エネルギー吸収消散機構は、液体と固体との間の分離面である濡れ面が、前記液体が前記マトリクスの細孔内に侵入しているときに増大し、そして、このマトリクスの細孔から押し出されているときには低減するので、液体侵入中にはエネルギーが前記エネルギー吸収消散機構内に蓄積され、液体排出中には放出されるという原理を利用している。
【００１５】
このタイプのエネルギー吸収消散機構において、前記変形可能なチャンバに加えられる圧力が上記の第１圧力レベルに対応する圧力閾値を超えるとすぐに、液体の侵入がほぼ一定の圧力で行われる。そして、液体の排出も、前記変形可能なチャンバに加えられる圧力が上記の第２圧力レベルよりも再び低くなるとすぐに、ほぼ一定の圧力で行われる。これに関して、以下に明確に説明する。
【００１６】
上記の圧力レベルの両方（それぞれ、前記多孔質毛管マトリクスの細孔への液体の侵入の開始、及び、これらの細孔からの液体の排出に対応する）が、液体を選択すること、及び、前記多孔質毛管マトリクスを形成している材料を選択すること、並びに、前記マトリクスの細孔の形状により決定される。上記の第１圧力レベルが、式Ｐ＝（２σｃｏｓθ）／ｒにより与えられる毛管ラプラス圧にほぼ等しい（式中、σは、考えられる温度における前記液体の表面張力であり、θは、接触角又は濡れ角であり、ｒは、前記多孔質毛管マトリクスの細孔により形成された毛管チャネルの半径である）。
【００１７】
前記エネルギー吸収消散機構は、上記の両方の圧力レベルの差が大きいため、特に強いヒステリシスを有し得る。
【００１８】
前記多孔質毛管マトリクスを形成している材料は、例えば、ケイ酸塩（例えばゼオライト）から選択されることができる。また、この材料は、シリカ・ゲル（シリカゲルとも称される）であってもよい。前記関連する液体は、例えば、水又はガリウム、インジウム、及び、スズ合金（ガリンスタンと称される）であってよい。前記マトリクス及び関連する液体のためのその他の例示的な材料は、上記の文献、国際特許出願ＷＯ９６／１８０４０号明細書において知られている。
【００１９】
一般に、前記多孔質毛管マトリクスを形成する材料は、前記関連する液体に対して本質的に疎水性であってよく、又は、このマトリクスを、疎水性にするための処理で覆うこともできる。
【００２０】
さらに、前記毛管マトリクスは、好ましくは、マイクロメートル直径及びナノメートル細孔を有する疎水性の粒子又はビードからつくられる。また、前記毛管マトリクスは、粒子からつくられた粉体又はビードからつくられたゲルの形態であってもよい。前記多孔質毛管マトリクスと関連する液体との関連付けが、コロイド（「疎水性の不均一システム」とも称される）を形成し、これが、上記のエネルギー吸収消散機構を形成する。
【００２１】
前記コロイドは、前記変形可能なチャンバ内に直接提供されることができる。
【００２２】
前記コロイドは、変形可能なチャンバ内に設けられた１以上のポーチ内に、好ましくは、この変形可能なチャンバ内に収容されている流体（例えば、オイル）中に浸漬されて収容されてもよい。
【００２３】
概して、前記エネルギー吸収消散機構は、上記の第１の要素により前記アクチュエータの前記フレームに前記アクチュエータの前記可動部材を介して伝達され易い張力のレベルが制限されることを可能にする。実際、このような張力が、上記の第１圧力レベルに達しているとき、これらの張力の結果としてのエネルギーは、前記液体が前記多孔質毛管マトリクスの細孔内に侵入している間に前記エネルギー吸収消散機構内に保存され、これにより、前記第１圧力レベルよりも高いレベルの張力は、前記アクチュエータの前記フレームに伝達され難くなる。
【００２４】
本発明による前記アクチュエータがスペースランチャーのエンジンノズルを操縦するために用いられる場合（この場合、上記の第１要素は前記ノズルであり、上記の第２要素はスペースランチャーエンジンの固定要素である）、このアクチュエータは、このタイプの用途において飛行中に公称的に発生し得る張力レベルを支持し、これよりもはるかに大きいエンジン始動及び遮断時の一時的張力のレベルは支持しないような寸法につくられることができる。
【００２５】
こうして、本発明は、ランダムに生じる高い一時的張力を支持するための大型の電気機械アクチュエータの採用の回避を可能にし、従って、比較的リーズナブルな寸法及び重量を有する電気機械アクチュエータを使用できる。
【００２６】
前記アクチュエータの前記フレームは、有利には、シリンダの形態を有し、このアクチュエータの前記可動部材は、有利には、ロッドの形態を有する。
【００２７】
或いは、前記フレーム及び／又は可動部材のその他の形状も、本発明の範囲から逸脱せずに可能である。
【００２８】
さらに、前記エネルギー吸収消散機構は、複数の多孔質毛管マトリクスを含むことができ、これらは、異なる材料からなり、同一の液体又は異なるそれぞれの液体に関連付けられることができる。このようにして形成された様々なコロイドが、好ましくは、別々の変形可能なチャンバ内に収容される。
【００２９】
優先的には、前記アクチュエータのエネルギー吸収消散機構の各々が、前記アクチュエータの前記可動部材の少なくとも一部が通過する空洞内部に収容されており、また、この空洞の壁部と張力伝達手段との間に介在されている。前記張力伝達手段は、上記の第１要素と前記アクチュエータの前記フレームとの間の張力を伝達するために、前記エネルギー吸収消散機構の前記変形可能なチャンバに対して圧力を加え易い。
【００３０】
前記エネルギー吸収消散機構の各々の前記変形可能なチャンバは、有利には、前記空洞内部に、シール要素（例えば、シリンダ−ピストン原理に従って前記空洞内部にスライド可能に密閉的に取り付けられたストッパにより形成される）により画定される。
【００３１】
或いは、前記シール要素は変形可能なベローズの形態であってもよい。
【００３２】
さらに、前記アクチュエータの前記エネルギー吸収消散機構の各々が、好ましくは、前記空洞の底部に配置される。
【００３３】
本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態において、前記張力伝達手段は、前記アクチュエータの前記可動部材により担持される。従って、これらの張力伝達手段は、この可動部材と一体的である。
【００３４】
本発明の第１の実施形態において、前記第１要素への前記可動部材の前記連結手段が、前記可動部材上にスライド可能に取り付けられた中空体を含み、前記中空体の内部に上記の空洞が設けられている。
【００３５】
こうして、前記エネルギー吸収消散機構の各々は、前記第１要素により前記アクチュエータの前記フレームに、このアクチュエータの前記可動部材を通して伝達される張力のレベルが、前記アクチュエータの前記フレームに対するこの可動部材のストロークに関係なく永久的に制限されることを可能にする。
【００３６】
本発明のこの第１の実施形態において、張力伝達手段は、好ましくは、プレート形状（例えば、円筒形状である）を有する。
【００３７】
また、前記アクチュエータの前記可動部材は、前記アクチュエータの前記フレームと一体的である駆動装置により制御される。
【００３８】
本発明の第２の実施形態において、前記アクチュエータの前記フレームは、中空体を含み、前記中空体の内部に前記空洞が設けられており、前記アクチュエータの前記可動部材の駆動装置がこの空洞内に固定的に収容されている。
【００３９】
従って、この場合、前記アクチュエータのエネルギー吸収消散機構の各々が、前記フレームの前記中空体内部に収容されている。
【００４０】
そして、前記アクチュエータのエネルギー吸収消散機構の各々は、好ましくは、前記アクチュエータの前記可動部材がそのストローク端にあるときに前記張力伝達手段により付勢されることができるように設けられる。
【００４１】
本発明の第３の実施形態において、前記アクチュエータの前記フレームが中空体を含み、この中空体の内部に前記空洞が設けられており、前記張力伝達手段は、前記アクチュエータの前記可動要素をこの空洞内に移動させるための駆動装置の支持を補助する。
【００４２】
この場合、上記の第１実施形態における場合と同様に、前記アクチュエータのエネルギー吸収消散機構の各々は付勢され易い。これにより、前記アクチュエータの前記フレームに伝達される張力を、前記アクチュエータの前記可動部材のストロークに関係なく制限する。
【００４３】
上記の第２の実施形態及び第３の実施形態において、前記張力伝達手段は、好ましくは、各エネルギー吸収消散機構にそれぞれが関連付けられた１以上のプレートを含み、これらのプレートの各々が、前記駆動装置と、前記関連付けられたエネルギー吸収消散機構との間に配置されている。
【００４４】
概して、前記電気機械アクチュエータは、有利には、２つの機械的エネルギー吸収消散機構を含み、これらのエネルギー吸収消散機構の各々が、前記第１要素と前記アクチュエータの前記フレームとの間のそれぞれの張力経路上に配置され、また、前記エネルギー吸収消散機構の各々は、開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス、及び、前記マトリクスに対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連する液体を収容している変形可能なチャンバを含む。前記液体は、前記チャンバが第１の圧力レベル以上の外部からの機械的圧力を受ける場合に前記液体の少なくとも一部が前記マトリクスの前記の細孔に侵入し、また、前記チャンバが前記第１圧力レベルよりも低い第２の圧力レベルよりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合に前記マトリクスの前記細孔から自然排出されるように選択される。前記エネルギー吸収消散機構は、前記張力伝達手段の両側に、前記第１要素がこれらのエネルギー吸収消散機構を、２つのそれぞれの対向する方向に付勢することができるように設けられている。
【００４５】
また、本発明は、少なくとも１つのジェットノズルと、このジェットノズルをサポート及び操縦をするための上述のタイプの少なくとも１つの電気機械アクチュエータとを含む、スペースランチャーのためのエンジンに関する。
【００４６】
公知の方法においては、上記のジェットノズルの操縦を提供するアクチュエータの個数は、例えば、２に等しい。実際、このようなノズルの操縦を提供するために、２つのアクチュエータで十分であろう。
【００４７】
また、本発明は、上述のタイプの少なくとも１つのエンジンを含むスペースランチャーのためのステージに関する。
【００４８】
さらに、本発明は、上述のタイプの少なくとも１つのステージを含むスペースランチャーに関する。
【００４９】
本発明を、より良好に理解されたい。本発明のさらなる詳細は、限定的でない例として添付図面を参照して記載された以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態による電気機械アクチュエータの軸方向断面の概略図である。
【図２】図１に示したアクチュエータの別の実施形態を示す軸方向断面の一部の概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による電気機械アクチュエータの軸方向断面の概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による電気機械アクチュエータの軸方向断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
全ての図面において、同一の参照番号は、同一の又は類似の要素を示している。
【００５２】
図１は、電気機械アクチュエータ１０を示す。アクチュエータ１０は、フレーム１２と、一般的にロッドの形態であり、且つ、アクチュエータの長手方向軸１５に沿ってフレーム１２に対して並進的に移動可能である可動部材１４と、フレーム１２の内部に収容されてフレーム１２と一体的であり、且つ可動部材１４を操縦する駆動装置１６とを含む。
【００５３】
駆動装置１６は、慣用のタイプの駆動装置であり、例えば、可動部材１４のねじ付き部１８と協働してボールベアリングスクリュー−ナット機構を形成する手段を含み、こうして、この手段が可動部材１４の位置制御を可能にする。
【００５４】
可動部材１４には、アクチュエータ１０が第２の要素に対して操縦しようとする第１の要素（第１要素及び第２要素は図示せず）に取り付けられるための連結手段２０が設けられている。フレーム１２は、このフレーム１２を上記の第２要素に取り付けるための取付け手段２２を備えている。
【００５５】
図１に示した本発明の第の１実施形態において、可動部材１４により担持されている連結手段２０は、アクチュエータ１０の長手方向軸１５に対して平行に延在し且つ空洞２６を画成している細長い形状の中空体２４と、２つのエネルギー吸収消散機構２８及び３０とを備える。エネルギー吸収消散機構２８及びエネルギー吸収消散機構３０は、長手方向張力が可動部材１４に伝達されることを抑制するために、それぞれ、空洞２６の２つの対向する底部３２及び底部３４に接触して設けられている。これに関しては、以下により詳細に説明する。
【００５６】
可動部材１４は、プレートの形状を有する端部ヘッド３６を含み、端部ヘッド３６は、空洞２６の内側にスライド可能に取り付けられ、且つ、エネルギー吸収消散機構２８及び３０両方の間に介在されている。この端部ヘッド３６は、以下に、より詳細に説明するように、張力伝達手段を形成している。
【００５７】
可動部材１４は、アクチュエータのフレーム１２側に設けられた一方のエネルギー吸収消散機構２８と、空洞２６の対応する底部３２に形成された対応する形状のポート３８とを通過している。
【００５８】
エネルギー吸収消散機構２８及び３０の各々が、開いた細孔を有する多孔質構造を有する複数の粒子４０により形成された粉体と、関連する液体４２とを含む。液体４２が、これらの粒子４０に対して９０度よりも大きい濡れ角を有するという意味で、粒子４０は液体４２対して疎水性である。
【００５９】
粒子４０から成る粉体は、本発明の用語において、多孔質毛管マトリクスである。この粉体及び液体４２がコロイドを形成している。
【００６０】
エネルギー吸収消散機構２８，３０の各々のコロイドは、前記エネルギー吸収消散機構の変形可能なチャンバ内に収容されている。このチャンバは、中空体２４内の空洞２６内部に、この中空体２４がシール要素４４，４６（この中空体２４内で前記エネルギー吸収消散機構２８，３０と可動部材１４の端部ヘッド３６との間に介在されることにより収容されている）と協働して境界を定めることにより画成されている。可動部材１４側に設けられた、エネルギー吸収消散機構２８のシール要素４４は、可動部材１４が密閉的に通過する少なくとも１つのポート４８を含む。
【００６１】
一般に、エネルギー吸収消散機構２８，３０の各々に対して、液体４２は、以下のように選択される。すなわち、可動部材１４のヘッド３６が前記エネルギー吸収消散機構の変形可能なチャンバに、第１の圧力レベルＰ１以上の機械的圧力を与える場合に、この液体の少なくとも一部が粒子４０の細孔に侵入する。そして、可動部材１４のヘッド３６がエネルギー吸収消散機構の変形可能なチャンバに、前記第１圧力レベルＰ１よりも低い第２の圧力レベルＰ２よりも低い機械的圧力を与える場合には、これらの細孔から毛管作用により自然排出されてその状態を維持する。
【００６２】
このために、粒子４０は、天然の又は合成の疎水性材料から（例えば、ゼオライト族から）つくられることができ、一方、関連する液体４２は、例えば、水からつくられることができる。
【００６３】
尚、上記の第１圧力レベルＰ１は、先に説明したように毛管ラプラス圧にほぼ等しい。
【００６４】
図１に示した例において、シール要素４４，４６の各々が、中空体２４の空洞２６内にシリンダ−ピストン原理を用いてスライド可能に密閉的に取り付けられた簡単なストッパの形態を有し、それにより、長手方向に沿って可動部材１４の端部ヘッド３６によって付勢されることを可能にし、次いで、ビード４０と関連する液体４２とにより形成されたアセンブリを圧縮することを可能にしている。この場合、シール要素４４，４６の各々は、スライド密封接合(sliding sealing joint)をなしている。
【００６５】
或いは、エネルギー吸収消散機構２８，３０の各々の変形可能なチャンバを画定するためのシール要素のその他の形態も、本発明の範囲内で可能である。
【００６６】
各シール要素は、例えば、図２に示されているタイプのベローズ４９の形態であってよく、ベローズ４９は、空洞２６の対応する底部３２，３４に固定的に接続された開放端５０、及び、その反対端を閉鎖するための壁部５２（例えば、平坦な形状で且つ上記の底部３２，３４に対して平行に延在する）を含む。
【００６７】
この場合、端部ヘッド３６によりベローズ４９の一方の閉鎖壁部５２に加えられる圧力は、これらのベローズ４９と、従って、ベローズ４９により画定された変形可能なチャンバと、前記チャンバ内に収容されているビード４０及び関連する液体４２により形成されたアセンブリとの圧縮を生じさせ易い。
【００６８】
動作において、連結手段２０のエネルギー吸収消散機構２８，３０は、第１圧力レベルＰ１とほぼ等しいレベルにおいて、これらの連結手段２０によりアクチュエータ１０のフレーム１２に伝達される長手方向張力が制限されることを可能にする。
【００６９】
実際、可動部材１４の端部ヘッド３６によりエネルギー吸収消散機構２８，３０の一方のシール要素４４，４６に加えられる圧力が、第１圧力レベルＰ１よりも小さい場合、このエネルギー吸収消散機構は、実質的に、非圧縮可能なエネルギー吸収消散機構として挙動する。
【００７０】
一方、この圧力が、第１圧力レベルＰ１に達するとすぐに、液体４２が粒子４０の細孔に侵入し、これにより、このエネルギー吸収消散機構にエネルギーが保存される。この段階中に、可動部材１４の端部ヘッド３６により前記シール要素４４，４６に加えられる圧力は、ほぼ一定のままである。
【００７１】
この圧力が上記の第２の圧力レベルＰ２（上記の第１圧力レベルＰ１よりも低い）よりも低くなると、液体４２は毛管作用により粒子４０の細孔から自然排出され、これにより、先にエネルギー吸収消散機構内に保存されていたエネルギーの少なくとも一部が可動部材１４に戻されるが、第１圧力レベルＰ１よりも低い圧力である。
【００７２】
最終的に、連結手段２０により可動部材１４に伝達される長手方向張力が、このようにして上記の第１圧力レベルＰ１に制限される。
【００７３】
図３は、本発明の第２の実施形態による電気機械アクチュエータ１０を示す。
【００７４】
このアクチュエータは、空洞２６が、フレーム１２とは独立で且つ連結手段２０の一部である中空体内には画成されていないという点で図１に示したアクチュエータと異なる。実際、この実施形態において、この空洞２６は、アクチュエータのフレーム１２の一部を形成している中空体５４の内部に画成され、可動部材１４の駆動装置１６が空洞２６の内部に固定的に収容されている。
【００７５】
この第２の実施形態において、可動部材１４は駆動装置１６の両側に２つのプレート３６ａ及び３６ｂ（各々、対応するエネルギー吸収消散機構２８，３０に面している）を担持しており、これらの２つのプレート３６ａ及び３６ｂは、図１のプレート３６に非常に類似した張力伝達手段を形成している。
【００７６】
こうして、可動部材１４は、この可動部材１４が連結されている第１の要素により発生された張力を受けると、そのストローク端に移動することができる（これらの張力が、プレート３６ａ及び３６ｂの一方が対応するエネルギー吸収消散機構２８，３０に接触できるように十分なレベルである場合）。
【００７７】
こうして、上記の張力のレベルは、第１圧力レベルＰ１の値にほぼ等しい値に制限される。これは、先に説明した実施形態と同様であるが、可動部材１４がそのストローク端に、エネルギー吸収消散機構が作動する前に移動されなければならないことが異なる。すなわち、第１要素により可動部材１４に加えられる張力が、駆動装置１６の動力及び応答時間の条件により、この可動部材１４をそのストローク端に移動させることを可能にしないならば、エネルギー吸収消散機構２８，３０は作動しない。従って、この場合、これらのエネルギー吸収消散機構は、機械的なストローク−端部ストップとして用いられる。
【００７８】
図４は、本発明の第３の実施形態による電気機械アクチュエータ１０を示す。この実施形態において、駆動装置１６は、フレーム１２に固定されておらず、フレームの本体５４の空洞２６内部に、エネルギー吸収消散機構２８及び３０の両方を用いて支持されている。
【００７９】
より詳細には、アクチュエータ１０は、駆動装置１６の各側に軸方向に設けられた２つの支持エネルギー吸収消散機構５６及び５８を含み、支持エネルギー吸収消散機構５６，５８は、各々、この駆動装置１６に、及び、対応するプレート６０，６２に連結されており、プレート６０，６２は、フレーム１２の中空体５４の空洞２６にスライド可能に取り付けられ、且つ、シール要素４４，４６に対して用いられて、対応するエネルギー吸収消散機構２８，３０の変形可能なチャンバを画定している。
【００８０】
こうして、駆動装置１６は、エネルギー吸収消散機構２８，３０と、上記の支持エネルギー吸収消散機構５６及び５８との両方により、長手方向における適切な位置に保持される。
【００８１】
尚、プレート６０及び６２は、図１及び図３のプレート３６，３６ａ、３６ｂと非常に類似した張力伝達手段を形成する。
【００８２】
アクチュエータの軸１５に沿った張力が第１要素により可動部材１４に伝達され、次いで、可動部材１４により駆動装置１６に伝達されるとき、駆動装置は、これらの張力を、プレート６０又は６２を介して、対応するエネルギー吸収消散機構２８又は３０に伝達することができ、そして、エネルギー吸収消散機構２８又は３０は、上述の方法で張力制限体として作用する。
【００８３】
尚、上記の第２の実施形態及び第３の実施形態によるアクチュエータ１０のエネルギー吸収消散機構２８，３０の各々のシール要素４４，４６が、異なる形状（例えば、図２に示したような形状）を有していてもよい。
【００８４】
上記の３つの実施形態の全てにおいて、エネルギー吸収消散機構２８，３０は、各々、可動部材１４に連結された第１要素とアクチュエータのフレーム１２との間の張力経路上に配置され、これにより、張力伝達手段３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２により長手方向に沿って、矢印６４及び矢印６６（図１，図３及び図４）により示された対向する２つの方向に付勢される。
【００８５】
概して、本発明によるアクチュエータ１０は、全体の寸法及び重量が比較的低減され、尚且つ、比較的強度の張力を支持することができる、これは、このアクチュエータに一体化されたエネルギー吸収消散機構により生じる張力制限の効果によるものである。
【００８６】
図１を参照して以上に記載した本発明の第１の実施形態によるアクチュエータ１０は、全体の寸法が特に低減されている。なぜなら、このアクチュエータのエネルギー吸収消散機構がフレーム１２内に設けられておらず、可動部材１４上に取り付けられ且つフレーム１２とは独立の連結手段２０内に設けられているからである。
【００８７】
このアクチュエータ１０のエネルギー吸収消散機構が永久的に張力ラインにあるならば、可動部材１４のストロークに関係なく、可動部材１４により駆動装置１６に加えられる応力が最適に最小化されることができる。
【００８８】
しかし、これは、エネルギー吸収消散機構の動的挙動が可能な限り高精度に決定されることを望ましくする。なぜなら、これらのエネルギー吸収消散機構が、アクチュエータの全体的な動力学的特性（ダイナミクス）を変えるからである。しかし、これらのエネルギー吸収消散機構は、アクチュエータの公称モードにおいて（すなわち、高度の一時的張力が無い場合）、動作及び操縦に影響を与えるべきではない。
【００８９】
概して、本発明によるアクチュエータ１０は、好ましくは、公称モード（例えば飛行段階）においてアクチュエータ１０に加えられる張力のレベルが侵入圧力レベルＰ１を超えないような寸法につくられる。これらの状況下で、エネルギー吸収消散機構の各々のコロイドは、液体がコロイドを構成するため動的に挙動し、これは、好ましくは、ほぼ非圧縮性である。しかし、この場合、エネルギー吸収消散機構はアクチュエータの張力経路上で体系的に連続して用いられ、従って、このアクチュエータの公称モードにおける操縦の動力学的特性を妨害しない。
【００９０】
本発明の第２の実施形態によるアクチュエータ１０は、エネルギー吸収消散機構が、可動部材１４がそのストローク端に達したときにのみ作用し、従って、これらのエネルギー吸収消散機構の存在が公称動作におけるアクチュエータの挙動を変化させないという利点を有する。
【００９１】
これは、エネルギー吸収消散機構が、圧縮可能な液体、例えばオイルを含む場合に特に有利であり得る。
【００９２】
また、この場合、エネルギー吸収消散機構の動的挙動に関する正確な情報がそれほど重要でなくなる。
【符号の説明】
【００９３】
１０  アクチュエータ
１２  フレーム
１４  可動部材
１５  長手方向軸
１６  駆動装置
１８  ねじ付き部
２０  連結手段
２２  取付け手段
２４  中空体
２６  空洞
２８、３０  エネルギー吸収消散機構
３２  空洞底部
３４  空洞底部
３６  張力伝達手段（端部ヘッド（プレート））
３６ａ  張力伝達手段（端部ヘッド（プレート））
３６ｂ  張力伝達手段（端部ヘッド（プレート））
３８  ポート
４０  粒子
４２  液体
４４  シール要素
４６  シール要素
４９  ベローズ
６０  張力伝達手段（プレート）
６２  張力伝達手段（プレート）
【図１】
2015501406.tif 000002
【図２】
2015501406.tif 000003
【図３】
2015501406.tif 000004
【図４】
2015501406.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月18日(2014.6.18)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の要素を第２の要素に対して移動させるための電気機械アクチュエータ（１０）であって、
前記第１要素に取り付けられるための連結手段（２０）を備えた可動部材（１４）と、  前記第２要素に取り付けられるための取付け手段（２２）を備えたフレーム（１２）と、を備えており、
前記可動部材（１４）は、前記フレームに対して並進的に移動可能であって、
前記アクチュエータ（１０）は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力経路上に配置された少なくとも１つの機械的なエネルギー吸収消散機構（２８，３０）をさらに備えており、
前記エネルギー吸収消散機構は、複数の開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス（４０）と前記マトリクス（４０）に対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連した液体（４２）とを収容する変形可能なチャンバを備え、
前記チャンバが第１の圧力レベルＰ１以上の外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、前記マトリクス（４０）の細孔に侵入し、
前記チャンバが第２の圧力レベルＰ２よりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、毛管作用により前記マトリクス（４０）の前記細孔から自然排出され、前記第２の圧力レベルＰ２は前記第１の圧力レベルＰ１よりも小さいことを特徴とする電気機械アクチュエータ（１０）。
【請求項２】
前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）は、前記可動部材（１４）が少なくとも部分的に通過する空洞（２６）内部に収容され、且つ、前記空洞（２６）の壁部（３２，３４）と張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）との間に配置されており、
前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力を伝達するために前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）の前記変形可能なチャンバに圧力を加え易いことを特徴とする請求項１に記載の前記アクチュエータ。
【請求項３】
前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ）は前記可動部材（１４）により担持されていることを特徴とする請求項２に記載の前記アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１要素への前記可動部材（１４）の前記連結手段（２０）は、前記可動部材（１４）上にスライド可能に取り付けられた中空体（２４）を有しており、前記中空体（２４）の内部に前記空洞（２６）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の前記アクチュエータ。
【請求項５】
前記フレーム（１２）は中空体（５４）を有しており、
前記中空体（５４）の内部に前記空洞（２６）が設けられ、
前記可動部材（１４）を駆動する駆動装置（１６）は、前記空洞（２６）内に固定的に収容されていることを特徴とする請求項３に記載の前記アクチュエータ。
【請求項６】
前記フレーム（１２）は中空体（５４）を有しており、
前記中空体（５４）の内部に前記空洞（２６）が設けられ、
前記張力伝達手段（６０，６２）は、前記空洞（２６）内部で前記可動部材（１４）を駆動させる駆動装置（１６）の支持を補助することを特徴とする請求項２に記載の前記アクチュエータ。
【請求項７】
前記張力伝達手段は１以上のプレート（３６ａ，３６ｂ，６０，６２）を有し、
前記プレート（３６ａ，３６ｂ，６０，６２）のそれぞれは、前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）と連携しており、且つ、前記駆動装置（１６）と対応する前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）との間に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の前記アクチュエータ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの機械的なエネルギー吸収消散機構は、２つの機械的エネルギー吸収消散機構（２８，３０）を備えており、
前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）の各々は、前記第１要素と前記フレーム（１２）との間の張力経路上に配置され、且つ、複数の開放細孔を有する少なくとも１つの多孔質毛管マトリクス（４０）と前記マトリクス（４０）に対して９０度よりも大きい濡れ角を有する関連した液体（４２）とを収容する変形可能なチャンバを備え、
前記チャンバが第１の圧力レベルＰ１よりも高い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、前記マトリクス（４０）の細孔に侵入し、
前記チャンバが第２の圧力レベルＰ２よりも低い外部からの機械的圧力を受ける場合に、前記液体（４２）の少なくとも一部は、毛管作用により前記マトリクス（４０）の前記細孔から自然排出され、
前記第２の圧力レベルＰ２は前記第１圧力レベルＰ１よりも低く、
前記第１要素がそれぞれの対向する２方向（６４，６６）に前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）を付勢することができるように前記エネルギー吸収消散機構（２８，３０）は、前記張力伝達手段（３６，３６ａ，３６ｂ，６０，６２）の一方側に設けられていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の前記アクチュエータ。
【請求項９】
少なくとも１つのジェットノズルを備えたスペースランチャー用エンジンであって、前記エンジンは、前記ジェットノズルをサポート及び操縦するための請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電気機械アクチュエータ（１０）を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載の少なくとも１つのエンジンを備えたことを特徴とするスペースランチャーのステージ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の少なくとも１つのステージを備えたことを特徴とするスペースランチャー。
【国際調査報告】
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