(57)【要約】  ロータリ・アクチュエータ（２９００）は、キャビティと、キャビティに流体連通する流体ポートと、開口端部とを含む弧状チャンバを画成するハウジングとを含む。ロータ・アセンブリが、出力軸（２９１２）と、外方に延びるロータ・アーム（２９１４）とを含む。前記ハウジング内に、弧状チャンバ内で、開口端部を通って往復動自在な弧状ピストンが配設されており、シールと、キャビティと、ピストンとが圧力チャンバを画成し、ピストンの一部分が第１のロータ・アームに接触する。中央作動アセンブリ（２９６０）は：出力軸の外面に形成される中央装着点（２９６４）であって、軸の長手方向の中間点の近位にある中央装着点と；近位側端が中央装着点に取り外し自在に取り付けられる作動アーム（２９６２）であって、遠位端が被作動部材の外部装着部位へ取り付け自在な作動アームとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のキャビティと、前記第１のキャビティに流体連通する第１の流体ポートと、開口端部とを含む第１の弧状チャンバを画成する第１のハウジングと；
前記第１のハウジング内に回転可能にジャーナル支持され、ロータリ出力軸と、前記ロータリ出力軸から半径方向外方に延びる第１のロータ・アームとを含むロータ・アセンブリと；
前記第１のハウジング内に、前記第１の弧状チャンバ内で、前記開口端部を通って往復動自在に配設された弧状の第１のピストンであって、第１のシールと、前記第１のキャビティと、前記第１のピストンとが第１の圧力チャンバを画成し、前記第１のピストンの第１の部分が前記第１のロータ・アームと接触する、第１のピストンと；
前記ロータリ出力軸の外面に形成された中央装着点を含む中央作動アセンブリであって、前記中央装着点が前記軸の長手方向の中間点の近位にある、中央作動アセンブリと；
近位側端が前記中央装着点へ取り外し自在に取り付けられた作動アームであって、遠位端が被作動部材の外部装着部位への取り付けに適した作動アームとを備える；
ロータリ・アクチュエータ。
【請求項２】
前記中央作動アセンブリが、前記ロータ軸の前記中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；
前記作動アームが前記半径方向の凹部を通って延びている；
請求項１に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み、前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリは外部装着部位への取り付けに適する； 
請求項１に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１のハウジングが、第２のキャビティと、前記第２のキャビティに流体連通する第２の流体ポートとを備える第２の弧状チャンバを更に画成する；
請求項１に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項５】
前記ロータ・アセンブリは第２のロータ・アームを更に備え；
前記ロータリ・アクチュエータは、前記第２の弧状チャンバ内で往復動自在に前記第１のハウジングに配設された弧状の第２のピストンを更に備え；
第２のシールと、前記第２のキャビティと、前記第２のピストンとが第２の圧力チャンバを画成し、前記第２のピストンの第１の部分が前記第２のロータ・アームに接触する；
請求項４に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項６】
前記央作動アセンブリが、前記ロータ軸の中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；
前記作動アームが半径方向の凹部を通って延びている；
請求項５に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み；
前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリが外部装着部位への取り付けに適する； 
請求項６に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１のハウジングは一体ハウジングとして形成された；
請求項１に記載のロータリ・アクチュエータ。
【請求項９】
ロータリ・アクチュエータを提供するステップであって前記ロータリ・アクチュエータは；
第１のキャビティと、前記第１のキャビティに流体連通する第１の流体ポートと、開口端部とを含む第１の弧状チャンバを画成する第１のハウジングと；
前記第１のハウジング内に回転可能にジャーナル支持され、ロータリ出力軸と、前記ロータリ出力軸から半径方向外方に延びる第１のロータ・アームとを含むロータ・アセンブリと；
前記第１のハウジング内に、前記第１の弧状チャンバ内で、前記開口端部を通って往復動自在に配設された弧状の第１のピストンであって、第１のシールと、前記第１のキャビティと、前記第１のピストンとが第１の圧力チャンバを画成し、前記第１のピストンの第１の部分が前記第１のロータ・アームと接触する、第１のピストンと；
前記ロータリ出力軸の外面に形成された中央装着点を含む中央作動アセンブリであって、前記中央装着点が前記軸の長手方向の中間点の近位にある、中央作動アセンブリと；
近位側端が前記中央装着点へ取り外し自在に取り付けられる作動アームであって、遠位端が被作動部材の外部装着部位へ取り付け自在となされる作動アームとを備える；
ロータリ・アクチュエータを提供するステップと；
加圧流体を前記第１の圧力チャンバへ送るステップと；
前記第１のピストンを前記第１の圧力チャンバから部分的に外方へ付勢し、前記ロータリ出力軸の第１の方向の回転を付勢するステップと；
前記ロータリ出力軸を第１の方向とは反対の第２の方向に回転させるステップと；
前記第１のピストンを部分的に前記第１の圧力チャンバ内へと付勢し加圧流体を前記第１の流体ポートから外へと押し出すステップとを備える；
回転作動の方法。
【請求項１０】
前記第１のハウジングが、第２のキャビティと、前記第２のキャビティに流体連通する第２の流体ポートとを備える第２の弧状チャンバを更に画成する；
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ロータ・アセンブリは第２のロータ・アームを更に備え；
前記ロータリ・アクチュエータは、前記第２の弧状チャンバ内で往復動自在に前記第１のハウジングに配設された弧状の第２のピストンを更に備え；
第２のシールと、前記第２のキャビティと、前記第２のピストンとが第２の圧力チャンバを画成し、前記第２のピストンの第１の部分が前記第２のロータ・アームと接触する；
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記央作動アセンブリが、前記ロータ軸の中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；
前記作動アームが前記半径方向の凹部を通って延びている；
請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ロータリ・アクチュエータが前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み；
前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリが外部装着部位への取り付けに適する；
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のハウジングは一体ハウジングとして形成された；
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年２月２７日に提出された米国特許出願１３／７７８，５６１、発明の名称「ロータリ・ピストン型アクチュエータ」、及び２０１３年３月１４日に提出された米国特許出願１３／８３１，２２０、発明の名称「中央作動アセンブリを有するロータリ・ピストン型アクチュエータ」の優先権の特典を請求し、それらの開示は、その全体を引用して本願に組み込む。
【０００２】
本発明はアクチュエータ装置に関し、より詳細にはロータリ・ピストン型アクチュエータ装置に関し、ロータのピストンが加圧下の流体によって動かされ、このアクチュエータ装置は被作動部材の外部装着部位(feature) に取り付け自在となされた中央作動アセンブリを含む。
【背景技術】
【０００３】
現在、機械的動力変換の産業用途では、多くの形態の油圧ロータリ・アクチュエータが用いられている。このアクチュエータの利用は、長時間、例えば何時間にもわたって負荷を保持し続ける必要もなく、そして外部の流体源も用いることなく、連続慣性負荷を与えることが望まれる用途にとっては一般的である。航空機の飛行操縦用途では、例えば、故障緩和モードにおいて、実質的に唯一、位置を保持するために閉鎖された流体カラムを用いて、負荷を受ける位置の保持が一般的に実施されている。
【０００４】
飛行機の操作に用いられる主たる操縦装置等の特定の用途では、ロータリ・アクチュエータが保持する負荷の位置精度が望まれる。位置精度は、ロータリ・アクチュエータの設計に固有の内部洩れ特性を最小化することにより向上させることができる。しかし、例えばロータリ「ベーン」型又はロータリ「ピストン」型構成などの通常の油圧ロータリ・アクチュエータで洩れのない性能を提供することは困難な場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、一般に、ロータリ・ピストン型アクチュエータに関する。
【０００６】
第一の態様のロータリ・アクチュエータは、第１のキャビティと、前記第１のキャビティに流体連通する第１の流体ポートと、開口端部とを含む第１の弧状チャンバを画成する第１のハウジングと；前記第１のハウジング内に回転可能にジャーナル支持され、ロータリ出力軸と、前記ロータリ出力軸から半径方向外方に延びる第１のロータ・アームとを含むロータ・アセンブリと；前記第１のハウジング内に、前記第１の弧状チャンバ内で、前記開口端部を通って往復動自在に配設された弧状の第１のピストンであって、第１のシールと、前記第１のキャビティと、前記第１のピストンとが第１の圧力チャンバを画成し、前記第１のピストンの第１の部分が前記第１のロータ・アームと接触する、第１のピストンと；前記ロータリ出力軸の外面に形成された中央装着点を含む中央作動アセンブリであって、前記中央装着点が前記軸の長手方向の中間点の近位にある、中央作動アセンブリと；近位側端が前記中央装着点へ取り外し自在に取り付けられた作動アームであって、遠位端が被作動部材の外部装着部位への取り付けに適した作動アームとを備える。
【０００７】
第二の態様のロータリ・アクチュエータは、第一の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記中央作動アセンブリが、前記ロータ軸の前記中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；前記作動アームが前記半径方向の凹部を通って延びている。
【０００８】
第三の態様のロータリ・アクチュエータは、第一の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み、前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリは外部装着部位への取り付けに適する。
【０００９】
第四の態様のロータリ・アクチュエータは、第一乃至第三の態様のいずれか１の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記第１のハウジングが、第２のキャビティと、前記第２のキャビティに流体連通する第２の流体ポートとを備える第２の弧状チャンバを更に画成する。
【００１０】
第五の態様のロータリ・アクチュエータは、第四の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記ロータ・アセンブリは第２のロータ・アームを更に備え；前記ロータリ・アクチュエータは、前記第２の弧状チャンバ内で往復動自在に前記第１のハウジングに配設された弧状の第２のピストンを更に備え；第２のシールと、前記第２のキャビティと、前記第２のピストンとが第２の圧力チャンバを画成し、前記第２のピストンの第１の部分が前記第２のロータ・アームに接触する。
【００１１】
第六の態様のロータリ・アクチュエータは、第五の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記央作動アセンブリが、前記ロータ軸の中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；前記作動アームが半径方向の凹部を通って延びている。
【００１２】
第七の態様のロータリ・アクチュエータは、第六の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み；前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリが外部装着部位への取り付けに適する。
【００１３】
第八の態様のロータリ・アクチュエータは、第一乃至第七の態様のいずれか１の態様のロータリ・アクチュエータにおいて、前記第１のハウジングは一体ハウジングとして形成されている。
【００１４】
第九の態様の回転作動の方法は、ロータリ・アクチュエータを提供するステップを備える。前記ロータリ・アクチュエータは；第１のキャビティと、前記第１のキャビティに流体連通する第１の流体ポートと、開口端部とを含む第１の弧状チャンバを画成する第１のハウジングと；前記第１のハウジング内に回転可能にジャーナル支持され (journaled)、ロータリ出力軸と、前記ロータリ出力軸から半径方向外方に延びる第１のロータ・アームとを含むロータ・アセンブリと；前記第１のハウジング内に、前記第１の弧状チャンバ内で、前記開口端部を通って往復動自在に配設された弧状の第１のピストンであって、第１のシールと、前記第１のキャビティと、前記第１のピストンとが第１の圧力チャンバを画成し、前記第１のピストンの第１の部分が前記第１のロータ・アームと接触する、第１のピストンと；前記ロータリ出力軸の外面に形成された中央装着点を含む中央作動アセンブリであって、前記中央装着点が前記軸の長手方向の中間点の近位にある、中央作動アセンブリと；近位側端が前記中央装着点へ取り外し自在に取り付けられる作動アームであって、遠位端が被作動部材の外部装着部位への取り付けに適する作動アームとを備える。前記方法は、さらに、ロータリ・アクチュエータを提供するステップと；加圧流体を前記第１の圧力チャンバへ送るステップと；前記第１のピストンを前記第１の圧力チャンバから部分的に外方へ付勢し、前記ロータリ出力軸の第１の方向の回転を付勢するステップと；前記ロータリ出力軸を第１の方向とは反対の第２の方向に回転させるステップと；前記第１のピストンを部分的に前記第１の圧力チャンバ内へと付勢し加圧流体を前記第１の流体ポートから外へと押し出すステップとを備える。
【００１５】
第十の態様の方法は、第九の態様の方法において、前記第１のハウジングが、第２のキャビティと、前記第２のキャビティに流体連通する第２の流体ポートとを備える第２の弧状チャンバを更に画成する。
【００１６】
第十一の態様の方法は、第十の態様の方法において、前記ロータ・アセンブリは第２のロータ・アームを更に備え；前記ロータリ・アクチュエータは、前記第２の弧状チャンバ内で往復動自在に前記第１のハウジングに配設された弧状の第２のピストンを更に備え；第２のシールと、前記第２のキャビティと、前記第２のピストンとが第２の圧力チャンバを画成し、前記第２のピストンの第１の部分が前記第２のロータ・アームと接触する。
【００１７】
第十二の態様の方法は、第九乃至第十一の態様のいずれか１の態様の方法において、前記央作動アセンブリが、前記ロータ軸の中央装着点の近位にある前記第１のハウジングの外周面に形成された半径方向の凹部を更に含み；前記作動アームが前記半径方向の凹部を通って延びている。
【００１８】
第十三の態様の方法は、第十二の態様の方法において、前記ロータリ・アクチュエータが前記第１のハウジングの半径方向突出部を備える中央装着アセンブリを更に含み；前記中央装着アセンブリが前記中央作動アセンブリの前記半径方向の凹部から約１８０°に配設され、前記中央装着アセンブリが外部装着部位への取り付けに適する。
【００１９】
第十四の態様の方法は、第九の態様の方法において、前記第１のハウジングは一体ハウジングとして形成される。
【００２０】
ここで説明するシステム（機器集合体）及び技法は、以下の利点の一つ以上を提供することができる。第１に、システムは、一般的には小型軽量なパッケージである直動（リニア）式流体アクチュエータ、より一般的にはロータリ式流体アクチュエータに関連する性能特性を提供できる。第２に、このシステムは、アクチュエータからの、及び／又はアクチュエータへの流体の供給を断つことにより、負荷を受けている間、選択された回転位置を実質的に維持できる（例えば、５°未満の動きで）。第３に、このシステムは、直動式流体アクチュエータ用途で元々用いられてきた市販のシールアセンブリを利用できる。第４に、このシステムは、ストローク全体で、実質的に一定のトルクによる回転作動を提供することができる。第５に、このシステムは、アクチュエータの中間点に装着され及び／又はそこで作動されるアクチュエータとして上記の利点を提供できる。
【００２１】
一以上の実施の詳細を、添付図面及び以下の説明で述べる。他の特徴及び利点は、それらの説明及び図面並びに特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【００２３】
【図２】図２は、実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリの斜視図である。
【００２４】
【図３】図３は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面斜視図である。
【００２５】
【図４】図４は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【００２６】
【図５】図５は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【図６】図６は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００２７】
【図７】図７は、ロータリ・ピストン型アクチュエータの別の実施の形態の斜視図である。
【００２８】
【図８】図８は、ロータリ・ピストン型アクチュエータの別の実施例の斜視図である。
【００２９】
【図９】図９は、実施例である延出配置にある、実施例のロータリ・ピストン型アクチュエータを示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施例である後退配置にある、実施例のロータリ・ピストン型アクチュエータを示す断面図である。
【００３０】
【図１１】図１１は、ロータリ・ピストン型アクチュエータの別の実施例の斜視図である。
【００３１】
【図１２】図１２は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの一部断面斜視図である。
【図１３】図１３は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【図１４】図１４は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００３２】
【図１５】図１５は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリを含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【図１６】図１６は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリを含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００３３】
【図１７】図１７は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリを含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【図１８】図１８は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリを含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００３４】
【図１９】図１９は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの斜視図である。
【図２０】図２０は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００３５】
【図２１Ａ】図２１Ａは、実施例であるロータリ・ピストンの断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施例であるロータリ・ピストンの斜視図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、実施例であるロータリ・ピストンの斜視図である。
【００３６】
【図２２】図２２は、実施例であるロータ軸の２つの実施例の比較を示す斜視図の一方の図である。
【図２３】図２３は、実施例であるロータ軸の２つの実施例の比較を示す斜視図の他方の図である。
【００３７】
【図２４】図２４は、別の実施例であるロータリ・ピストンの斜視図である。
【００３８】
【図２５】図２５は、回転作動を実行するための、実施例である工程のフロー図である。
【００３９】
【図２６】図２６は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの一部断面斜視図である。
【００４０】
【図２７】図２７は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリの斜視図である。
【００４１】
【図２８】図２８は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータの断面図である。
【００４２】
【図２９Ａ】図２９Ａは、中央作動アセンブリを有する、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータを上から見た斜視図である。
【００４３】
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、図２９Ａのアクチュエータの上面図である。
【００４４】
【図２９Ｃ】図２９Ｃは、右上方からの斜視図であって、図２９Ａのアクチュエータを示し、図解のために、中央作動アセンブリの一部は取り除かれている。
【００４５】
【図２９Ｄ】図２９Ｄは、図２９Ｂのアクチュエータの断面ＡＡにおける横断面図である。
【００４６】
【図２９Ｅ】図２９Ｅは、図２９Ｂの断面ＡＡからの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本明細書では回転運動を生成するための装置について説明する。特には、直線運動を生成するために、より一般的に用いられるコンポーネント（構成要素）、例えば油圧又は空圧直動シリンダを通じて流体変位（流体押しのけ量）(fluid displacement) を回転運動に変換することができる装置について説明する。ベーン型ロータリ・アクチュエータは流体運動を回転運動に変換するために用いられる比較的コンパクトな装置である。しかし、ロータリ・ベーン・アクチュエータ（ＲＶＡ）で通常に用いられるシール及びコンポーネントの構成は、駆動流体の交差ベーン洩れ（cross-vaneleakage）を呈する。このような洩れは、かかる設計を利用し得る用途の幅を狭めてしまう。用途によっては、ロータリ・アクチュエータの流体ポートが閉ざされているとき、ロータリ・アクチュエータは、実質的に回転運動をすることなく（例えば、５°未満の動き）、選択された位置で、予め決められた時間の期間にわたり回転負荷の保持を要求される場合がある。例えば、航空機用途によっては、アクチュエータの流体ポートが閉ざされているとき、アクチュエータは、選択された位置で負荷（例えば、風の抵抗、重力又は重力加速度による）を受けた状態にあるフラップ又は他の操縦面を保持することを求められる場合がある。しかし交差ベーン洩れは、選択された位置からの動きを許容してしまう。
【００４８】
直動ピストンには比較的成熟した封止技術が用いられており、ロータリ・ベーン型アクチュエータのシールよりも全体的に良好である、よく認知された動態的作用及び洩れ特性を呈する。しかし、直動ピストンは、直線運動を回転運動に合わせるために機械的コンポーネントを追加する必要がある。このような直動−回転変換機構は、同様の回転作用を提供できるロータリ・ベーン・アクチュエータよりも全体的に大きく重い、例えば、より大きな作業外被（ワーク・エンベロープ）を占める。このような直動−回転変換機構も一般的には、駆動を意図される負荷の配向とは異なる配向で装着されてもよく、それにより間接的に出力されるトルクを提供してもよい。例えば、この機構は、レバーアームの回転軸の軸線に対して略直角を成すレバーアームを押したり引いたりするように装着される。したがって、このような直動−回転変換機構は、例えばスペース及び重量の制約によりそれを実用化できない航空機の操縦などの用途によっては、大きすぎたり重すぎたりする。
【００４９】
一般に、ロータリ・ピストン・アセンブリ（組立体）は、湾曲した圧力チャンバ（室）と湾曲したピストンとを用いてロータ・アセンブリのロータ・アームを軸線周りで制御可能に押したり引いたりする。使用時に、ここで説明するロータリ・ピストン・アセンブリの特定の実施の形態は、直動ピストン型流体アクチュエータに全体的に関連する位置保持特性を回転用途に提供することができ、ロータリ・ベーン・アクチュエータに全体的に関連する相対的にコンパクトで軽量な外被（エンベロープ）を用いてそのようにすることができる。
【００５０】
図１乃至図３は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００のコンポーネントの様々な図である。図１は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００を示す斜視図である。アクチュエータ１００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００と圧力チャンバ・アセンブリ３００とを含む。アクチュエータ１００は、第１の作動部１１０と第２の作動部１２０とを含む。アクチュエータ１００の実施例において、第１の作動部１１０は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００を第１の方向、例えば反時計回りに回転するように構成されていて、第２の作動部１２０は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００を第１の方向とは反対である第２の方向、例えば時計回りに回転するように構成されている。
【００５１】
図２は、圧力チャンバ・アセンブリ３００を除いた状態の、実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ２００の斜視図である。ロータリ・ピストン・アセンブリ２００はロータ軸２１０を含む。このロータ軸２１０からは、複数のロータ・アーム２１２が半径方向に延び、各ロータ・アーム２１２の遠端はロータ軸２１０の軸線に実質的に整列する（例えば、＋／−２°）ボア（内径を有する穴）（不図示）を含み、一群のコネクタ・ピン２１４のうちの一つを収容できる大きさになっている。
【００５２】
図２に示すように、第１の作動部１１０は一対のロータリ・ピストン２５０を含み、第２の作動部１２０は一対のロータリ・ピストン２６０を含む。実施例であるアクチュエータ１００は、２対のロータリ・ピストン２５０、２６０を含むが、他の実施の形態では、それより多い及び／又は少ない数の協働し対向するロータリ・ピストンを含んでもよい。そのような他の実施の形態の例を、以下、図４乃至図２５の説明の中で検討することになる。
【００５３】
図２に示す実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリにおいて、ロータリ・ピストン２５０、２６０のぞれぞれはピストン端部２５２と、一つ以上のコネクタ・アーム２５４とを含む。ピストン端部２５２は、実質的に滑らかな表面（例えば、シールと接触状態にあるとき流体遮断部を形成することができる表面品質）を有する略半円形本体を有するように形成される。コネクタ・アーム２５４のそれぞれは、ピストン端部２５２の半円形本体の軸線に実質的に（例えば、＋／−２°で）整列するボア２５６を含み、コネクタ・ピン２１４の１つを収容できる大きさになっている。
【００５４】
図２の、実施例であるアセンブリ内のロータリ・ピストン２６０は、同じ回転方向で互いに対向して配向される。ロータリ・ピストン２５０は、同じ回転方向で互いに対向して配向されているが、ロータリ・ピストン２６０の配向とは反対である。実施の形態によっては、アクチュエータ１００はロータ軸２１０を全部で約６０°回転させることができる。
【００５５】
図２の、実施例であるアセンブリのロータリ・ピストン２５０、２６０のそれぞれは、ロータリ・アーム２１２のボア（不図示）がボア２６５と整列するように、コネクタ・アーム２５４をロータ・アーム２１２と整列させることにより、ロータ軸２１０へ組み付けてもよい。それから、コネクタ・ピン２１４を、整列させたボアに挿通してピストン２５０、２６０とロータ軸２１０との間にヒンジ結合を形成してもよい。各コネクタ・ピン２１４は、整列したボアよりもわずかに長い。実施例であるアセンブリにおいて、整列したボアを越えて延びる各コネクタ・ピン２１４の各端の円周方向周辺まわりには円周方向の逃げ（不図示）があり、この逃げに留め締着具（留め固定具）（不図示）、例えばスナップリング又はスパイラルリング、を収容することができる。
【００５６】
図３は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００の断面斜視図である。図解したこの実施例は、圧力チャンバ・アセンブリ３００内の弧状キャビティ（空洞）として形成された対応の圧力チャンバ３１０に挿入されたロータリ・ピストン２６０を示している。ロータリ・ピストン２５０も、この図では見えないが、対応の圧力チャンバ３１０に挿入されている。
【００５７】
実施例であるアクチュエータ１００において、各圧力チャンバ３１０は、開口端部３３０にある圧力チャンバ３１０の内面まわりにシールアセンブリ３２０を含む。実施によっては、シールアセンブリ３２０は、標準的なシール溝に全ての側で保持された円形又は半円形の封止寸法形状であってもよい。実施によっては、市販の往復動ピストン／シリンダ型シールを用いることができる。例えば、既存の航空機に装着される直動（リニア）油圧アクチュエータで既に使用されている市販の各種シールの類が、線形負荷及び位置保持の用途に対して十分な能力を持っていることを実証してもよい。実施によっては、アクチュエータ１００の封止の複雑さを、標準的な、例えば、直動（リニア）油圧アクチュエータで普通に用いられている市販の半円形単方向シール設計によって緩和してもよい。実施の形態によっては、シールアセンブリ３２０は一体シールであってもよい。
【００５８】
実施例であるアクチュエータ１００の実施の形態によっては、シールアセンブリ３２０がロータリ・ピストン２５０、２６０の一部として包含されてもよい。例えば、シールアセンブリ３２０はピストン端部２５２の近傍でコネクタ・アーム２５４に対向して配置され、そしてロータリ・ピストン２５０、２６０が圧力チャンバ３１０を出入りしているとき、圧力チャンバ３１０の内面に沿って滑動して流体シールを形成してもよい。このようなピストン装着シールアセンブリを用いる実施例としてのアクチュエータについて、図２６乃至図２８の説明で検討する。実施の形態によっては、シール３２０が軸受として働くこともできる。例えば、ピストン２５０、２６０が動いて圧力チャンバ３１０を出入りするとき、シールアセンブリ３２０がピストン２５０、２６０のための支持を提供する。
【００５９】
実施の形態によっては、アクチュエータ１００は、ピストン２５０、２６０と圧力チャンバ３１０との間に磨耗部材を含んでもよい。例えば、磨耗リングをシールアセンブリ３２０の直近に含んでもよい。この磨耗リングは、ピストン２５０、２６０のパイロット（案内部材）として働いてもよく、及び／又は、ピストン２５０、２６０のための支持を提供する軸受として働いてもよい。
【００６０】
実施例であるアクチュエータ１００において、開口端３３０を通してロータリ・ピストン２５０、２６０が挿入されるとき、各シールアセンブリ３２０は圧力チャンバ３１０の内面と、ピストン端部２５２の実質的に滑らかな表面とに接触して圧力チャンバ３１０内に実質的に圧力封止された（例えば、毎時１０％未満の圧力降下）領域を形成する。各圧力チャンバ３１０は、圧力チャンバ・アセンブリ３００を貫通して形成される流体ポート３１２を含んでもよく、この流体ポートを通じて加圧流体を流すことができる。加圧された流体、例えば、作動油、水、空気、気体が圧力チャンバ３１０へ導入されると、圧力チャンバ３１０の内部と圧力チャンバ３１０の外の外気条件との間の圧力差により、ピストン端部２５２は圧力チャンバ３１０から外へ向かって付勢される。ピストン端部２５２が外へ向かって付勢されるので、ピストン２５０、２６０がロータリ・ピストン・アセンブリ２００を付勢してこれを回転させる。
【００６１】
アクチュエータ１００のこの実施例において、協働する圧力チャンバを、内側ポート又は外側流体ポートを介して流体的に接続してもよい。例えば、第１の作動部１１０の圧力チャンバ３１０を流体的に相互接続することにより圧力チャンバ３１０間の圧力の平衡をとるようにしてもよい。同様に、第２の作動部１２０の圧力チャンバ３１０を流体的に相互接続することにより同様な圧力平衡を提供してもよい。実施の形態によっては、圧力チャンバ３１０を互いに隔離してもよい。例えば、圧力チャンバ３１０はそれぞれ、独立した加圧流体の供給を得てもよい。
【００６２】
アクチュエータ１００の実施例において、互いに対向して配置された円弧形の、例えば湾曲した、交番するロータリ・ピストン２５０、２６０の使用は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００の軸線を中心に、円弧形路内でロータ・アームを並進させるように作動する。それにより、実質的にトルクが平衡化された配置で、ロータ軸２１０を時計回り及び反時計回りに回転させる。協働する圧力チャンバ３１０の対のそれぞれは、それぞれのロータリ・ピストン２５０を外へ向けて、例えば、延出するように一方向に押してロータ軸２１０を特定方向へ駆動する。逆方向へは、対向する作動部１１０の圧力チャンバ３１０を加圧することにより、それらの対応するロータリ・ピストン２６０を外へ向けて延出させる。
【００６３】
圧力チャンバ・アセンブリ３００は、図示のように、一群の開口部３５０を含む。一般に、開口部３５０は、ロータ軸２１０が部分的に回転されるとき、ロータ・アームが中で回転できる空間を提供する。実施によっては、圧力チャンバ・アセンブリ３００から材料を除去して例えば圧力チャンバ・アセンブリ３００の質量を減らすように、開口部３５０を形成することができる。実施によっては、アクチュエータ１００の組立工程でこの開口部３５０を利用することができる。例えば、ピストン端部２５２を圧力チャンバ３１０へ挿入するようにしてロータリ・ピストン２５０、２６０を開口部３５０に挿通することによりアクチュエータ１００を組み立てることができる。ロータリ・ピストン２５０，２６０が圧力チャンバ３１０内へ挿入された状態で、ロータ軸２１０を、圧力チャンバ・アセンブリ３００の軸線に沿って形成された軸線方向ボア３６０と整列させることにより、及びロータ・アーム２１２を、圧力チャンバ・アセンブリ３００の軸線に沿って形成された一群のキー溝３６２と整列させることにより、ロータ軸２１０をアクチュエータ１００に（例えば、アクチュエータ１００内に、回転可能にジャーナル（軸受）支持して）組み付けることができる。次に、ロータ軸２１０を圧力チャンバ・アセンブリ３００へ挿入できる。ロータリ・ピストン２５０、２６０を部分的に圧力チャンバ３１０から抜いてボア２５６をロータ・アーム２１２のボアと実質的に（例えば、＋／−２°で）整列させる。次に、コネクタ・ピン２１４をキー溝３６２及び整列させたボアに通してロータリ・ピストン２５０、２６０をロータ軸２１０に接続する。留め締着具を、開口部３５０を介してコネクタ・ピン２１４の端部まわりに挿入することにより、コネクタ・ピン２１４を長手方向で固定できる。アクチュエータ１００の回転運動を他の機構へ移すために、ロータ軸２１０を、出力軸のような外部機構に結合してもよい。ブシュ又は軸受２６３を、圧力チャンバ・アセンブリ３００の各端部のところの、ロータ軸２１０と軸線方向ボア３６０との間に嵌着させる。
【００６４】
実施の形態によっては、ロータリ・ピストン２５０、２６０は、ロータ・アーム２１２と接触することによりロータ軸２１０を回転させるようにしてもよい。例えば、ピストン端部２５２をロータ・アーム２１２に結合しなくてもよい。その代わり、ロータリ・ピストン２５０、２６０が圧力チャンバ３１０から外へ向けて付勢されている間、ロータ軸の回転を付勢するために、ピストン端部２５２がロータ・アーム２１２に接触してもよい。逆に言えば、ロータリ・ピストン２５０、２６０を付勢して圧力チャンバ３１０内へ戻すために、ロータ・アーム２１２がピストン端部２５２に接触してもよい。
【００６５】
実施の形態によっては、アクチュエータ１００に回転位置センサ・アセンブリ（不図示）が含まれてもよい。例えば、エンコーダを用いて、圧力チャンバ・アセンブリ、又はロータ軸２１０の回転に対して相対的に実質的に（例えば、＋／−５度で）静止状態にある別の特徴（部位）に対する相対的なロータ軸２１０の回転位置を感知してもよい。実施によっては、回転位置センサは、ロータ軸２１０の位置を指す信号を他の電子的又は機械的モジュール、例えば位置コントローラ、へ提供してもよい。
【００６６】
使用において、実施例であるアクチュエータ１００中の加圧流体を、流体ポート３１２を介して第２の作動部１２０の圧力チャンバ３１０へ送ることができる。この流体圧力は、ロータリ・ピストン２６０を圧力チャンバ３１０の外へ向けて付勢する。この動きは、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００を時計回りに回転するように付勢する。圧力流体を、流体ポート３１２を介して第１の作動部１１０の圧力チャンバ３１０へ送ることができる。この流体圧力は、ロータリ・ピストン２５０を圧力チャンバ３１０の外へ向けて付勢する。この動きは、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００を反時計回りに回転させるように付勢する。流体コンジット（導管）を流体的に閉じることにより、ロータリ・ピストン・アセンブリ２００は、圧力チャンバ・アセンブリ３００に対するその回転位置を実質的に（例えば、＋／−５°で）維持する。
【００６７】
実施例であるアクチュエータ１００の実施の形態によっては、圧力チャンバ・アセンブリ３００を単体で形成することができる。例えば、圧力チャンバ３１０と、開口部３５０と、流体ポート３１２と、キー溝３６２と、軸線方向ボア３６０とを、一体で成形するモールド成形や機械加工他により形成してもよい。
【００６８】
図４は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ４００の斜視図である。一般に、アクチュエータ４００はアクチュエータ１００に類似するが、それぞれが単方向に作動して時計回り及び反時計回りの回転を提供するロータリ・ピストン２５０、２６０の対向する対を用いる代わりに、アクチュエータ４００は一対の双方向ロータリ・ピストンを用いる。
【００６９】
図４に示すように、アクチュエータ４００は、ロータ軸４１２と一対のロータリ・ピストン４１４とを含むロータリ・ピストン・アセンブリを含む。ロータ軸４１２とロータリ・ピストン４１４は一対のコネクタ・ピン４１６により連結される。
【００７０】
図４に示す実施例であるアクチュエータは圧力チャンバ・アセンブリ４２０を含む。圧力チャンバ・アセンブリ４２０は、その中に弧状キャビティとして形成される一対の圧力チャンバ４２２を含む。各圧力チャンバ４２２は、その開口端部４２６の内面周りにシールアセンブリ４２４を含む。シールアセンブリ４２４は、圧力チャンバ４２２の内壁とロータリ・ピストン４１４とに接触して圧力チャンバ４２２の内部と外側空間との間に流体シールを形成する。一対の流体ポート４２８は圧力チャンバ４２２と流体連通している。使用において、加圧流体が流体ポート４２８へ送られてロータリ・ピストン４１４を圧力チャンバ４２２から外に向けて部分的に付勢して、ロータ軸４１２を第１の方向、この実施例では時計回りに付勢し回転させる。
【００７１】
圧力チャンバ・アセンブリ４２０、及び、ロータリ・ピストン・アセンブリのロータ軸４１２とロータリ・ピストン４１４は、アクチュエータ１００の第２の作動部１２０に見られる対応のコンポーネントと構造的に類似してもよい。使用において、実施例であるアクチュエータ４００も、ロータリ・ピストン４１４が圧力チャンバ４２２から外へ向けて付勢されているとき、第１の方向、例えばこの実施例では時計回り、に回転する場合、アクチュエータ１００と実質的に同じように機能する。次に検討するように、アクチュエータ４００は、ロータ軸４１２が第２の方向、例えばこの実施例では反時計回り、に回転させられるという点で、アクチュエータ１００とは異なる。
【００７２】
第２の方向の作動を提供するために、実施例であるアクチュエータ４００は、ボア４５２を有する外側ハウジング４５０を含む。圧力チャンバ・アセンブリ４２０は、ボア４５２内へ嵌合するように形成される。ボア４５２は、一対の端部キャップ（不図示）により流体的に封止されている。端部キャップが定位置にある状態で、ボア４５２は加圧可能なチャンバとなる。加圧流体は流体ポート４５４を介して流れ、ボア４５２を出入りすることができる。ボア４５２内の加圧流体は、シール４２４により、圧力チャンバ４２２内の流体から隔離される。
【００７３】
図５を参照すると、実施例であるアクチュエータ４００は、その中でロータ軸４１２が矢印５０１で示すように第１の方向、例えば時計回り、に回転した状態にある第１の構成で示されている。矢印５０２で示すように加圧流体を流体ポート４２８を介して圧力チャンバ４２２へ流入させることにより、ロータ軸４１２を第１の方向に回転させることができる。圧力チャンバ４２２内の圧力は、ロータリ・ピストン４１４を圧力チャンバ４２２から外へ向け、ボア４５２内へ部分的に付勢する。ボア４５２内の流体（圧力チャンバ４２２内の流体からはシール４２４により隔離され、ロータリ・ピストン４１４の動きにより変位する）は、矢印５０３で示すように、付勢されて流体ポート４５４から流出する。
【００７４】
ここで図６を参照すると、実施例であるアクチュエータ４００は、ロータ軸４１２が、矢印６０１で示すように、第２の方向、例えば反時計回り、に回転した状態にある第２の構成で示されている。矢印６０２で示すように、加圧流体を流体ポート４５４介してボア４５２へ流入させることにより、ロータ軸４１２を第２の方向に回転させることができる。ボア４５２内の圧力は、ロータリ・ピストン４１４をボア４５２から圧力チャンバ４２２内へ部分的に付勢する。圧力チャンバ４２２内の流体（ボア４５２内の流体からはシール４２４により隔離され、ロータリ・ピストン４１４の動きにより押し出される）は付勢されて矢印６０３で示すように流体ポート４２８から流出する。実施の形態によっては、図４乃至図６で図解するように、流体ポート４２８及び４５４の一つ以上を、アクチュエータ４００の軸線に対して半径方向に配向してもよいが、実施の形態によっては、流体ポート４２８及び４５４の一つ以上を、アクチュエータ４００の軸線に対して平行に配向しても、他の適切な配向であってもよい。
【００７５】
図７はロータリ・ピストン・アセンブリ７００の別の実施の形態の斜視図である。図１に示す実施例であるアクチュエータ１００では、対向する２対のロータリ・ピストンが用いられていたが、が、他の実施の形態では、別の個数及び構成のロータリ・ピストンと圧力チャンバを用いてもよい。アセンブリ７００の実施例において、第１の作動部７１０は、ロータ軸７０１を第１の方向に付勢するように協働して作動できる４つのロータリ・ピストン７１２を含む。第２の作動部７２０は、ロータ軸７０１を第２の方向に付勢するように協働して作動できる４つのロータリ・ピストン７２２を含む。
【００７６】
ここまで、４つのロータリ・ピストンを用いる実施例である例えばアクチュエータ１００、及び８つのロータリ・ピストンを用いる実施例である例えばアセンブリ７００について説明したが、他の構成であってもよい。実施の形態によっては、適切な数のロータリ・ピストンを協働及び／又は対向して用いてもよい。実施の形態によっては、対向するロータリ・ピストンを、個別に、例えば作動部７１０及び７２０に分けなくてもよい。アクチュエータ１００、４００及びアセンブリ７００の実施例では協働するロータリ・ピストン対が用いられているが、他の実施の形態であってもよい。例えば、２つ、３つ、又は４つ以上の協働又は対向するロータリ・ピストンと圧力チャンバとから成るクラスタ（群）を、ロータ軸の一部分の周りへ半径方向に配置してもよい。図８乃至図１０の説明で検討するように、ロータ軸の一部分へ単体のロータリ・ピストンを配置してもよい。実施の形態によっては、協働するロータリ・ピストンと対向するロータリ・ピストンとを交互に組み込んでもよい。例えば、ロータ軸７０１に沿って、ロータリ・ピストン７１２とロータリ・ピストン７２２とを交互に配置してもよい。
【００７７】
図８は、ロータリ・ピストン型アクチュエータ８００の別の実施例の斜視図である。アクチュエータ８００は、ロータ軸に沿ってロータリ・ピストン７の協働対を実装する代わりに、ロータリ・ピストン８１０、８２２の２つがロータ軸８１０まわりで半径方向に配置され、個々のロータリ・ピストンはロータ軸に沿って配置されるという点で、実施例であるアクチュエータ１００及び４００並びに実施例であるアセンブリ７００とは異なる。
【００７８】
実施例であるアクチュエータ８００はロータ軸８１０と圧力チャンバ・アセンブリ８２０とを含む。アクチュエータ８００は第１の作動部８０１と第２の作動部８０２とを含む。実施例であるアクチュエータ８００において、第１の作動部８０１はロータ軸８１０を第１の方向、例えば時計回り、に回転するように構成され、第２の作動部８０２はロータ軸８１０を第１の方向とは反対である第２の方向、例えば反時計回り、に回転するように構成される。
【００７９】
実施例であるアクチュエータ８００の第１の作動部８０１はロータリ・ピストン８１２含み、第２の作動部８０２はロータリ・ピストン８２２を含む。ロータ軸８１０に沿う所与の長手方向位置に単体のロータリ・ピストン８１２、８２２を実装することにより、ロータリ・ピストン・アセンブリ、例えばアクチュエータ１００、に沿う所与の長手方向位置にあるロータリ・ピストンの対を用いるアクチュエータに比べて、広い範囲の回転行程を達成してもよい。実施の形態によっては、アクチュエータ８００は、ロータ軸８１０を全部で約１４５°回転できる。
【００８０】
実施の形態によっては、ロータ軸８１０に沿い複数のロータリ・ピストン８１２、８２２を用いて、圧力チャンバ・アセンブリ８２０のゆがみを減らすことができ、例えば高圧下での外側への膨出を減らすことができる。実施の形態によっては、ロータ軸８１０に沿い複数のロータリ・ピストン８１２、８２２を用いて、各ピストン８１２、８２２のために追加の自由度を提供することができる。実施の形態によっては、ロータ軸８１０に沿い複数のロータリ・ピストン８１２、８２２を用いて、組み立て中又は作動中に遭遇する整合に関する問題を減らすことができる。実施の形態によっては、ロータ軸８１０に沿い複数のロータリ・ピストン８１２、８２２を用いて、ロータ軸８１０の側方負荷の影響を減らすことができる。
【００８１】
図９は、ロータリ・ピストン８１２が延出配置にある、実施例であるアクチュエータ８００を示す。加圧流体は、圧力チャンバ・アセンブリ８２０に形成された弧状圧力チャンバ８４０を加圧するために、流体ポート８３０へ送られる。圧力チャンバ８４０内の圧力はロータリ・ピストン８１２を外側へ部分的に付勢し、ロータ軸８１０を第１の方向、例えば時計回り、に回転させるようにこれを付勢する。
【００８２】
図１０は、ロータリ・ピストン８１２が引っ込んだ後退配置にある、実施例であるアクチュエータ８００を示す。ロータ軸８１０の機械回転、例えば作動部８２０の加圧により、ロータリ・ピストン８１２を内側へ、例えば時計回りに部分的に付勢する。ロータリ・ピストン８１２により押し出された圧力チャンバ８４０内の流体は流体ポート８３０を通って流出する。
【００８３】
実施例であるアクチュエータ８００は、圧力チャンバ８４０へロータリ・ピストン８１２を挿入することにより組み立てることができる。次にロータ軸８１０は、長手方向にボア８５０及びキー溝８５１へ挿通される。ロータリ・ピストン８１２は、結合ピン８５２によりロータ軸８１０に結合される。
【００８４】
図１１は、ロータリ・ピストン型アクチュエータ１１００の別の実施例の斜視図である。一般に、アクチュエータ１１００は、それぞれの作動部で複数のロータリ・ピストンが用いられるという点を除き、実施例であるアクチュエータ８００に類似する。
【００８５】
実施例であるアクチュエータ１１００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ１１１０と圧力チャンバ・アセンブリ１１２０とを含む。アクチュエータ１１００は第１の作動部１１０１と第２の作動部１１０２とを含む。アクチュエータ１１００の実施例において、第１の作動部１１０１はロータリ・ピストン・アセンブリ１１１０を第１の方向、例えば時計回り、に回転するように構成され、第２の作動部１１０２はロータリ・ピストン・アセンブリ１１１０を第１の方向とは反対の第２の方向、例えば反時計回り、に回転するように構成される。
【００８６】
実施例であるアクチュエータ１１００の第１の作動部１１０１は一群のロータリ・ピストン８１２を含み、第２の作動部１１０２は一群のロータリ・ピストン８２２を含む。ロータリ・ピストン・アセンブリ１１１０に沿う様々な長手方向位置に個々のロータリ・ピストン８１２、８２２を実装することにより、アクチュエータ８００に類似する範囲の回転行程を達成してもよい。実施の形態によっては、アクチュエータ１１００は、ロータ軸１１１０を全部で約６０°回転できる。
【００８７】
実施の形態によっては、何らかの用途において一群のロータリ・ピストン８１２を用いて機械的利点が提供される。例えば、複数のロータリ・ピストン８１２を用いて、ロータリ・ピストン・アセンブリの応力及び撓みを減らし、シールアセンブリの磨耗を減らし、自由度を増やすことができる。別の実施例においてチャンバ間に隔壁、例えば力布、を設けることは圧力チャンバ・アセンブリ１１２０の強度を高め、高圧下での圧力チャンバ・アセンブリ１１２０の外方への膨出を減らすことができる。実施の形態によっては、端部タブをロータ軸アセンブリ１１１０に設けることにより、例えば負荷を受けている間アクチュエータ８００が被る片持ち効果を減らすことができ、応力又は曲げをより少なくすることができる。
【００８８】
図１２乃至図１４は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１２００の斜視図及び断面図である。アクチュエータ１２００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０、第１の作動部１２０１及び第２の作動部１２０２を含む。 
【００８９】
実施例であるアクチュエータ１２００のロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０は、ロータ軸１２１２、一群のロータ・アーム１２１４、及び一群のデュアル・ロータリ・ピストン１２１６を含む。デュアル・ロータリ・ピストン１２１６はそれぞれ、コネクタ部分１２１８、ピストン端部１２２０ａ及びピストン端部１２２０ｂを含む。ピストン端部１２２０ａ〜１２２０ｂの形は弧状であり、略半円の配置で互いに反対に配向されて、コネクタ部分１２１８のところで結合されている。ボア１２２２はコネクタ部分１２１８内に形成され、ピストン端部１２２０ａ〜１２２０ｂにより形成された半円の軸線と実質的に（例えば、＋／−５°で）平行に配向される。ボア１２２２は、ボア１２２２と、ロータ・アーム１２１３に形成された一群のボア１２２４とに挿通してデュアル・ロータリ・ピストン１２１６をロータ軸１２１２へ固定するするコネクタピン（不図示）を収容できる大きさを与えられている。
【００９０】
実施例であるアクチュエータ１２００の第１の作動部１２０１は第１の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ａを含み、第２の作動部１２０２は第２の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ｂを含む。第１の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ａは、第１の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ａ内の弧状キャビティとして形成された一群の圧力チャンバ１２５２ａを含む。第２の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ｂは、第２の圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ｂ内の弧状キャビティとして形成された一群の圧力チャンバ１２５２ｂを含む。圧力チャンバ・アセンブリ１２５０ａ〜１２５０ｂをアクチュエータ１２００内へ組み付けるとき、圧力チャンバ１２５２ａはそれぞれ、圧力チャンバ１２５２ｂのうちの対応する一つと略同一面内にあり、よって、圧力チャンバ１２５２ａと圧力チャンバ１２５２ｂとは、中心軸まわりの２つの半円領域を占める。半円ボア１２５３ａ及び半円ボア１２５３ｂは実質的に（例えば、＋／−５°で）整列してロータ軸１２１２を収容する。
【００９１】
実施例であるアクチュエータ１２００の圧力チャンバ１２５２ａ〜１２５２ｂはそれぞれ、開口端部１２５４及びシールアセンブリ１２５６を含む。開口端部１２５４は、ピストン端部１２２０ａ〜１２２０ｂの挿入を受け入れるように形成される。シールアセンブリ１２５６は、圧力チャンバ１２５２ａ〜１２５２ｂの内壁と、ピストン端部１２２０ａ〜１２２０ｂの外面とに接触して流体シールを形成する。
【００９２】
実施例であるアクチュエータ１２００のロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０は、デュアル・ロータリ・ピストン１２１６のボア１２２２を、ロータ・アーム１２１４のボア１２２４と整列させることにより組み付けることができる。コネクタ・ピン（不図示）は、ボア１２２２及び１２２４に挿通され、留め締着具により長手方向に固定される。
【００９３】
実施例であるアクチュエータ１２００の組み立ては、ロータ軸１２１２が半円ボア１２５３ａに当接するように位置決めし、それを回転して圧力チャンバ１２５２ａ内へピストン端部１２２０ａを挿入することにより行うことができる。第２の圧力チャンバ１２５２ｂは、半円ボア１２５３ｂがロータ軸１２１２接触するように、第１の圧力チャンバ１２５２ａに当接して位置決めされる。そして、ロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０が回転してピストン端部１２２０ｂを部分的に圧力チャンバ１２５２ｂへ挿入する。端部キャップ１２６０は、圧力チャンバ１２５２ａ〜１２５２ｂの長手方向端部１２６２ａへ締着（しっかり固定）される。第２の端部キャップ（不図示）は、圧力チャンバ１２５２ａ〜１２５２ｂの長手方向端部１２６２ｂへ締着される。端部キャップは、ロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０と圧力チャンバ１２５２ａ〜１２５２ｂとの相互に対する相対的位置を実質的に（例えば、＋／−５°で）維持する。実施の形態によっては、アクチュエータ１２００は全部で約９０°の回転ストロークを提供することができる。
【００９４】
作動において、加圧流体は、実施例であるアクチュエータ１２００の圧力チャンバ１２５２ａへ送られてロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０を第１の方向、例えば時計回り、に回転させる。加圧流体は、圧力チャンバ１２５２ｂへ送られてロータリ・ピストン・アセンブリ１２１０を第２の方向、例えば反時計回り、に回転させる。
【００９５】
図１５及び図１６は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ１５０１を含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１５００の斜視図及び断面図である。実施の形態によっては、アセンブリ１５０１は、図２のロータリ・ピストン・アセンブリ２００の代替の実施の形態であり得る。
【００９６】
実施例であるアクチュエータ１５００のアセンブリ１５０１はロータ軸１５１０を含み、ロータ軸１５１０は、一群のロータ・アーム１５３０及び一つ以上のコネクタ・ピン（不図示）により、一群のロータリ・ピストン１５２０ａ及び一群のロータリ・ピストン１５２０ｂに結合されている。ロータリ・ピストン１５２０ａ及び１５２０ｂはロータ軸１５１０に沿って、ほぼ交互パターン、例えば、一つのロータリ・ピストン１５２０ａ、一つのロータリ・ピストン１５２０ｂ、一つのロータリ・ピストン１５２０ａ、一つのロータリ・ピストン１５２０ｂというように、配置される。実施の形態によっては、ロータリ・ピストン１５２０ａ及び１５２０ｂは、ロータ軸１５１０に沿って、ほぼ相互に噛合うパターン、例えば、一つのロータリ・ピストン１５２０ａと一つのロータリ・ピストン１５２０ｂとが回転可能に相互に平行であり、コネクタ部分が並んで配置するように形成され、又は、ロータリ・ピストン１５２０ａのコネクタ部分は一つ以上の雄型突起及び／又は雌型逃げ部として形成されて、ロータリ・ピストン１５２０ｂのコネクタ部分に形成された一つ以上の対応する雄型突起及び／又は雌型逃げ部を収容する。
【００９７】
図１６を参照すると、実施例であるアクチュエータ１５００の圧力チャンバ・アセンブリ１５５０は、一群の弧状圧力チャンバ１５５５ａと一群の弧状圧力チャンバ１５５５ｂとを含む。圧力チャンバ１５５５ａ及び１５５５ｂは、ロータリ・ピストン１５２０ａ〜１５２０ｂの交番（互い違いの）パターンに対応する、ほぼ交番するパターンで配置される。ロータリ・ピストン１５２０ａ〜１５２０ｂは、圧力チャンバ１５５５ａ及び１５５５ｂ内へ部分的に延出する。シールアセンブリ１５６０は、圧力チャンバ１５５５ａ〜１５５５ｂのそれぞれの開口端部１５６５まわりに位置決めされて圧力チャンバ１５５５ａ〜１５５５ｂの内壁とロータリ・ピストン１５２０ａ〜１５２０ｂとの間に流体シールを形成する。
【００９８】
使用において、加圧流体は、実施例であるアクチュエータ１５００の圧力チャンバ１５５５ａ及び１５５５ｂへ交互に提供されてロータリ・ピストン・アセンブリ１５０１を付勢して部分的に時計回り及び反時計回りに回転させることができる。実施の形態によっては、アクチュエータ１５００はロータ軸１５１０を全部で約９２°回転できる。
【００９９】
図１７及び１８は、別の実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ１７０１を含む別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１７００の斜視図及び断面図である。実施の形態によっては、アセンブリ１７０１は、図２のロータリ・ピストン・アセンブリ２００又は図１２のアセンブリ１２００の代わりの実施の形態であり得る。
【０１００】
実施例であるアクチュエータ１７００のアセンブリ１７０１はロータ軸１７１０を含み、ロータ軸１７１０は、一群のロータ・アーム１７３０ａ及び一つ以上のコネクタ・ピン１７３２により、一群のロータリ・ピストン１７２０ａに結合されている。ロータ軸１７１０はまた、一群のロータ・アーム１７３０ｂ及び一つ以上のコネクタ・ピン１７３２により、一群のロータリ・ピストン１７２０ｂに結合される。ロータリ・ピストン１７２０ａ及び１７２０ｂは、ほぼ対向する対称的なパターンで、例えば、アセンブリ１７０１の長さに沿う様々な位置で一つのロータリ・ピストン１７２０ａが一つのロータリ・ピストン１７２０ｂと対を成すパターンで、ロータ軸１７１０に沿って配置される。
【０１０１】
図１８を参照すると、実施例であるアクチュエータ１７００の圧力チャンバ・アセンブリ１７５０は一群の弧状圧力チャンバ１７５５ａと一群の弧状圧力チャンバ１７５５ｂとを含む。圧力チャンバ１７５５ａ及び１７５５ｂは、ロータリ・ピストン１７２０ａ〜１７２０ｂの対称配置に対応する、ほぼ対向する対称パターンで配置される。
ロータリ・ピストン１７２０ａ〜１７２０ｂは、圧力チャンバ１７５５ａ〜１７５５ｂ内へ部分的に延出する。シールアセンブリ１７６０は、圧力チャンバ１７５５ａ〜１７５５ｂのそれぞれの開口端部１７６５周りに位置決めされて圧力チャンバ１７５５ａ〜１７５５ｂの内壁とロータリ・ピストン１７２０ａ〜１７２０ｂとの間に流体シールを形成する。
【０１０２】
使用において、加圧流体は、実施例であるアクチュエータ１７００の圧力チャンバ１７５５ａ及び１７５５ｂへ交互に提供されてロータリ・ピストン・アセンブリ１７０１を付勢して部分的に時計回り及び反時計回りに回転させることができる。実施の形態によっては、アクチュエータ１７００はロータ軸１７１０を全部で約５２°回転できる。
【０１０３】
図１９及び図２０は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１９００の斜視図及び断面図である。先に説明したアクチュエータ、例えば、実施例である、図１のアクチュエータ１００は、略細長い円筒状であるが、アクチュエータ１９００はそれに比べて平たくかつ円盤状である。
【０１０４】
図１９は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１９００の斜視図である。アクチュエータ１９００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ１９１０及び圧力チャンバ・アセンブリ１９２０を含む。ロータリ・ピストン・アセンブリ１９１０はロータ軸１９１２を含む。一群のロータ・アーム１９１４の遠端はロータ軸１９１２から半径方向に延び、各ロータ・アーム１９１４の遠端部は、ロータ軸１９１２の軸線に実質的に（例えば、＋／−２°で）平行に整列するボア１９１６を含み、一群のコネクタ・ピン１９１８のうちの一つを収容できる大きさになっている。
【０１０５】
実施例であるアクチュエータ１９００のロータリ・ピストン・アセンブリ１９１０は、ロータ軸１９１２を横切って互いに実質的に対称に対向して配置される一対のロータリ・ピストン１９３０を含む。アクチュエータ１９００の実施例において、ロータリ・ピストン１９３０は両方とも同じ回転方向に配向されている。例えば、ロータリ・ピストン１９３０は協働して同じ回転方向に押す。実施の形態によっては、戻り力を提供してロータリ・ピストン・アセンブリ１９１０をロータリ・ピストン１９３０の方向に回転してもよい。例えば、ロータ軸１９１２は、ロータリ・ピストン１９３０が提供する力に抗する負荷、例えば、重力を受ける負荷、風や水の抵抗を受ける負荷、戻りばねによる負荷、又はロータリ・ピストン・アセンブリを回転させることのできるその他の適切な負荷に接続してもよい。実施の形態によっては、アクチュエータ１９００は、圧力チャンバ・アセンブリ１９２０の上に加圧可能な外側ハウジングを含んで、バックドライブ作動（例えば、図４の外側ハウジング４５０により提供される機能に類似する）を提供できる。実施の形態によっては、アクチュエータ１９００は、バックドライブ作動を提供できる、反対に配向されたアクチュエータ１９００へ回転可能に接続できる。
【０１０６】
実施の形態によっては、ロータリ・ピストン１９３０を対向する回転方向に配向してもよい。例えば、ロータリ・ピストン１９３０を、対向する回転方向へ互いに押して双方向運動制御を提供することができる。実施の形態によっては、アクチュエータ１００は、ロータ軸を全部で約６０°回転できる。
【０１０７】
実施例であるアクチュエータ１９００のロータリ・ピストン１９３０のそれぞれは、ピストン端部１９３２と一つ以上のコネクタ・アーム１９３４とを含む。ピストン端部１９３２は、実質的に滑らかな表面を有する略半円形の本体を有するように形成される。コネクタ・アーム１９３４のそれぞれは、ピストン端部１９３２の半円形本体の軸線に実質的に（例えば、＋／−２°で）整列し、コネクタ・ピン１９１８の一つを収容する大きさになっているボア１９３６（図２１Ｂ及び２１Ｃを参照）を含む。
【０１０８】
実施例であるアクチュエータ１９００のロータリ・ピストン１９３０のそれぞれは、ロータ・アーム１９１４のボア１９１６がボア１９３６と整列できるようにコネクタ・アーム１９３４をロータ・アーム１９１４に整列することにより、ロータ軸１９１２に組み付けられる。コネクタ・ピン１９１８は、整列したボアに挿通されてピストン１９３０とロータ軸１９１２との間にヒンジ結合を形成する。各コネクタ・ピン１９１８の長さは整列したボアよりわずかに長い。整列したボアを越えて延びる各コネクタ・ピン１９１６の各端部の円周方向周辺まわりには、留め締着具（不図示）、例えばスナップリング又はスパイラルリングを収容できる円周方向の逃げ又は溝（不図示）がある。
【０１０９】
ここで図２０は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１９００の断面図である。図解するこの実施例は、ロータリ・ピストン１９３０が、圧力チャンバ・アセンブリ１９２０内の弧状キャビティとして形成された対応する圧力チャンバ１９６０へ部分的に挿入されていることを示す。
【０１１０】
実施例であるアクチュエータ１９００の各圧力チャンバ１９６０は、開口端部１９６４のところの圧力チャンバ１９６０の内面まわりにシールアセンブリ１９６２を含む。実施の形態によっては、シールアセンブリ１９６２は、標準的なシール溝内の全ての側面に保持される円形又は半円形の封止形状寸法であってもよい。
【０１１１】
実施例であるアクチュエータ１９００のロータリ・ピストン１９３０が開口端部１９６４に挿通される場合、シールアセンブリ１９６２のそれぞれは、圧力チャンバ１９６０の内面に接触するとともに、ピストン端部１９３２の実質的に滑らかな表面に接触することにより、圧力チャンバ１９６０内に実質的に（例えば、毎時１０％未満の圧力降下で）圧力封止された領域を形成する。圧力チャンバ１９６０のそれぞれは、圧力チャンバ・アセンブリ１９２０を貫通して形成される流体ポート（不図示）を含み、この流体ポートを通って加圧流体が流れてもよい。
【０１１２】
加圧流体、例えば、作動油、水、空気、気体を、実施例であるアクチュエータ１９００の圧力チャンバ１９６０へ導入すると、圧力チャンバ１９６０の内部と、圧力チャンバ１９６０の外側の外気条件との間の圧力差により、ピストン端部１９３２は、圧力チャンバ１９６０の外方へ付勢される。ピストン端部１９３２が外方へ付勢されると、ピストン１９３０はロータリ・ピストン・アセンブリ１９１０を付勢してこれを回転させる。
【０１１３】
図解の実施例であるアクチュエータタ１９００において、ロータリ・ピストン１９３０のそれぞれは、キャビティ１９６６を含む。図２１Ａ〜図２１Ｃは、ロータリ・ピストン１９３０のうちの一つの断面図及び斜視図である。図２１Ａは、ピストン端部１９３２を断面とする、ロータリ・ピストン１９３０の断面図である。キャビティ１９６６はピストン端部１９３２内に形成される。
図２１Ｂは、コネクタ・アーム１９３４とボア１９３６とを斜視図で示す。図２１Ｃは、キャビティ１９６６の斜視図である。
【０１１４】
実施の形態によっては、キャビティ１９６６は除いてもよい。例えば、ピストン端部１９３２は断面が中実であってもよい。実施の形態によっては、キャビティ１９６６は、ロータリ・ピストン１９３０の質量及びアクチュエータ１９００の質量を減らすように形成してもよい。例えば、アクチュエータ１９００を、航空機用途で実装してもよく、そこでの重量は、アクチュエータの選別の際にその役割を果たす。実施の形態によっては、キャビティ１９６６は、図３のシールアセンブリ３２０等のシールアセンブリの磨耗を減らすことができる。例えば、ロータリ・ピストン１９３０の質量を減らすことにより、ピストン端部１９３２が対応するシールアセンブリへかける力の量は、ロータリ・ピストンの質量が例えば重力又は重力加速度により加速されるときに減り得る。
【０１１５】
実施の形態によっては、キャビティ１９６６は、断面が実質的に中空であってもよく、中空空間内に、例えばウェブ（補強板）等の一つ以上の構造部材を含んでもよい。 
例えば、構造クロス部材を中空ピストンのキャビティに交差して延在させることにより、シールアセンブリにかかる高い圧力差にさらされたときの、ピストンのゆがみ、例えば膨出、の量を減らすようにしてもよい。
【０１１６】
図２２及び図２３は、実施例であるロータ軸の２つの実施の形態の比較を図解する。図２２は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２２００の斜視図である。実施の形態によっては、実施例であるアクチュエータ２２００は実施例であるアクチュエータ１９００であってもよい。 
【０１１７】
実施例であるアクチュエータ２２００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２２２０及び圧力チャンバ・アセンブリ２２１０を含む。ロータリ・ピストン・アセンブリ２２２０は少なくとも一つのロータリ・ピストン２２２２及び一つ以上のロータ・アーム２２２４を含む。ロータ・アーム２２２４はロータ軸２２３０から半径方向延びる。
【０１１８】
実施例であるアクチュエータのロータ軸２２３０は、圧力チャンバ・アセンブリ２２１０から長手方向に延びる出力部分２２３２及び出力部分２２３４を含む。出力部分２２３２〜２２３４ は、出力部分２２３２〜２２３４の円周方向周辺部から半径方向に延びる一群のスプライン２２３６を含む。実施によっては、出力部分２２３２及び／又は２２３４ は、対応して形成され、スプライン結合されたアセンブリに挿入されてロータ軸２２３０を他の機構へ回転可能に結合してもよい。例えば、出力部分２２３２及び／又は２２３４を外側アセンブリへ回転可能に結合することにより、ロータリ・ピストン・アセンブリ２２２０の回転を移転して外部アセンブリの回転を付勢してもよい。
【０１１９】
図２３は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２３００の斜視図である。アクチュエータ２３００は、圧力チャンバ・アセンブリ２２１０及びロータリ・ピストン・アセンブリ２２３０を含む。ロータリ・ピストン・アセンブリ２３２０は、少なくとも一つのロータリ・ピストン２２２２及び一つ以上のロータ・アーム２２２４を含む。ロータ・アーム２２２４はロータ軸２２３０から半径方向延びる。
【０１２０】
実施例であるアクチュエータ２３００のロータ軸２３３０は、ロータ軸２３３０の軸線に沿って長手方向に形成されたボア２３３２を含む。ロータ軸２３３０は、ボア２３３２の円周方向周辺部から半径方向内側に延びる一群のスプライン２３３６を含む。実施の形態によっては、対応して形成されたスプライン結合されたアセンブリをボア２３３２へ挿入してロータ軸２３３０を他の機構に回転可能に結合してもよい。
【０１２１】
図２４は、別の実施例であるロータリ・ピストン２４００の斜視図である。実施の形態によっては、ロータリ・ピストン２４００は、ロータリ・ピストン２５０、２６０、４１４、７１２、８１２、８２２、１５３０ａ、１５３０ｂ、１７３０ａ、１７３０ｂ、１９３０又は２２２２であってもよい。
【０１２２】
実施例であるロータリ・ピストン２４００はピストン端部２４１０及びコネクタ部分２４２０を含む。コネクタ部分２４２０は、コネクタ・ピン、例えばコネクタ・ピン２１４、を収容するために形成されたボア２４３０を含む。
【０１２３】
実施例であるロータリ・ピストン２４００のピストン端部２４１０は端部テーパ２４４０を含む。端部テーパ２４４０は、ピストン端部２４１０の終端部２４５０の周辺部まわりに形成される。端部テーパ２４４０は、ピストン端部２４１０の外側周辺部から始まり、終端部２４５０で終わる半径方向内向きの角度で形成される。実施によっては、端部テーパ２４４０は、ロータリ・ピストン２４００を圧力チャンバ、例えば圧力チャンバ３１０へ挿入する工程を容易にするために形成することができる。
【０１２４】
実施例であるロータリ・ピストン２４００のピストン端部２４１０は実質的に滑らかである。実施の形態によっては、ピストン端部２４１０の滑らかな表面は、シールアセンブリが接触できる表面を提供できる。例えば、シールアセンブリ３２０は、ピストン端部２４１０の滑らかな表面に接触して流体シールの一部を形成し、圧力チャンバ３１０の内壁に滑らかで流体的に封止可能な表面を形成する必要性を減らすことができる。
【０１２５】
図解の実施例において、図示のロータリ・ピストン２４００は略円形中実断面を有するとして示され、他方、ロータリ・ピストン２５０、２６０、４１４、７１２、８１２、８２２、１５３０ａ、１５３０ｂ１７３０ａ、１７３０ｂ、１９３０、又は２２２２の断面は様々であり、略矩形であったり、略長円形であったり、その他の形状であったり、中空や中実であったりする断面を示した。実施の形態によっては、ロータリ・ピストン２４００の断面寸法は、矢印２４９１及び２４９２で概ね指示するように、適切な断面形状、例えば正方形、矩形、卵形、長円形（長円は楕円を含む概念）、円形、その他形状、中実及び中空、にすることができる。実施の形態によっては、角度２４９３で概ね示すロータリ・ピストン２４００の円弧は、適切な長さにすることができる。実施の形態によっては、線２４９４で概ね示すロータリ・ピストン２４００の半径は、適切な半径にすることができる。実施の形態によっては、ピストン端部２４１０は中実であっても中空であってもよく、適切な中空フォーメーション（構成）を含んでいてもよい。実施の形態によっては、先に述べたピストン端部２４１０の何れの形態も、図１２のデュアル・ロータリ・ピストン１２１６のピストン端部１２２０ａ及び／又は１２２０ｂとして用いることができる。
【０１２６】
図２５は、回転作動を行うための、実施例である工程２５００のフロー図である。実施によっては、工程２５００は、図２６乃至図２８の説明で検討することになるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００、４００、７００、８００、１２００、１５００、１７００、１９００、２２００、２３００、及び／又は２６００により実施することができる。
【０１２７】
ステップ２５１０で、ロータリ・アクチュエータが提供される。実施例であるアクチュエータ２５００のロータリ・アクチュエータは：第１のキャビティを含む第１の弧状チャンバ、第１のキャビティに流体連通する第１の流体ポート、開口端部、及び、開口端部の内面周りに配設される第１のシール、を画成（定め形成）する第１のハウジングと、；第１のハウジングに回転可能にジャーナル支持されて、回転出力軸及び回転出力軸から半径方向外側へ延びる第１のロータ・アームを含むロータ・アセンブリと；第１のハウジング内に配設されて開口端部を通って第１の弧状チャンバ内を往復動自在な弧状の第１のピストンとを含む。第１のシール、第１のキャビティ、及び第１のピストンは第１の圧力チャンバを画成し、第１のコネクタが、第１のピストンの第１の端部を第１のロータ・アームに接合する。例えば、アクチュエータ１００は、作動部１２０に含まれるロータリ・ピストン・アセンブリ２００及び圧力チャンバ・アセンブリ３００のコンポーネントを含む。
【０１２８】
ステップ２５２０では、第１の圧力チャンバに加圧流体が送られる。例えば、加圧流体を、流体ポート３２０を通って圧力チャンバ３１０に流入させることができる。
【０１２９】
ステップ２５３０では、第１のピストンが第１の圧力チャンバから部分的に外方へ付勢されて回転出力軸を第１の方向に付勢してこれを回転する。例えば、圧力チャンバ３１０へ流し込まれた体積分の加圧流体によりロータリ・ピストン２６０の同様の体積分だけ変位させ、それにより、ロータリ・ピストン２６０は、部分的に、圧力キャビティ３１０の外へ付勢され、今度はロータ軸２１０が時計回りに回転させられることになる。
【０１３０】
ステップ２５４０では、回転出力軸を第１の方向とは反対の第２の方向に回転させる。例えば、ロータ軸２１０は、別の機構、トルクを与える負荷、戻りばね、及び回転トルクの他の適切なソースなどの外力により反時計回りに回転させることができる。
【０１３１】
ステップ２５５０では、第１のピストンが部分的に第１の圧力チャンバ内へ付勢されて、加圧流体を第１の流体ポートの外へ付勢する。例えば、ロータリ・ピストン２６０は圧力チャンバ３１０へ押し込まれ、圧力チャンバ３１０内へ延びるピストン端部２５２の体積は同様の体積分の流体を押しのけ、よって、それを流体ポート３１２から流出させる。
【０１３２】
実施の形態によっては、実施例である工程２５００を用いて、接続された機構へ、全ストロークにわたって実質的に一定なパワーを提供する。例えば、アクチュエータ１００が回転する際、接続された負荷に与えられるトルクには実質的にほとんど位置依存変動はないだろう。
【０１３３】
実施の形態によっては、第１のハウジングは、第２のキャビティを含む第２の弧状チャンバ、第２のキャビティに流体連通する第２の流体ポート、及び、開口端部の内面周りに配設される第２のシール、を更に画成し、ロータ・アセンブリは第２のロータ・アームも含み、ロータリ・アクチュエータは、前記ハウジング内に配設されて第２の弧状チャンバ内を往復動自在な弧状の第２のピストンも含み、ここで、第２のシールと、第２のキャビティと、第２のピストンが第２の圧力チャンバを画成し、第２のコネクタが、第２のピストンの第１の端部を第２のロータ・アームに結合する。例えば、アクチュエータ１００は、作動部１１０に含まれるロータリ・ピストン・アセンブリ２００及び圧力チャンバ・アセンブリ３００のコンポーネントを含む。
【０１３４】
実施の形態によっては、第２のピストンを、第１のピストンと同じ回転方向に配向してもよい。例えば、この２つのピストン２６０を同じ回転方向で協働して作動するように配向する。実施の形態によっては、第２のピストンを、第１のピストンとは反対の回転方向に配向してもよい。例えば、ロータリ・ピストン２５０を、ロータリ・ピストン２６０に対して相対的に反対の回転方向で作動するように配向する。
【０１３５】
実施の形態によっては、アクチュエータは第１のハウジングの周りに配設されて第２の流体ポートを有する第２のハウジングを含むことができ、第１のハウジングと、第２のハウジングと、シールと、第１のピストンとが第２の圧力チャンバを画成する。例えば、アクチュエータ４００は、圧力チャンバ・アセンブリ４２０を実質的に取り囲む外側ハウジング４５０を含む。ボア４５２内の加圧流体は、シール４２６により、圧力チャンバ４２２内の流体から隔離されている。
【０１３６】
実施によっては、回転出力軸を、第１の方向の回転とは反対の第２の方向へ回転させるステップは、加圧流体を第２の圧力チャンバへ送るステップと、第２のピストンを部分的に第２の圧力チャンバから外方へ付勢し、第１の方向とは反対の第２の方向の回転出力軸の回転を強いるステップとを含む。例えば、加圧流体を、第１の作動部１１０の圧力チャンバ３１０へ送ってロータリ・ピストン２６０を外方へ付勢し、それによりロータ軸２１０を反時計回りに回転させることができる。
【０１３７】
実施によっては、回転出力軸を、第１の方向の回転とは反対の第２の方向へ回転させるステップは、加圧流体を第２の圧力チャンバへ送るステップと、第１のピストンを部分的に第１の圧力チャンバ内へ付勢し、第１の方向とは反対の第２の方向の回転出力軸の回転を強いるステップとを含む。例えば、加圧流体を、圧力チャンバ４２２内の流体より高い圧力でボア４５２へ流入させ、それによりロータリ・ピストン４１４が圧力チャンバ４２２内へ動くようにし、ロータ軸４１２が反時計回りに動くようにすることができる。
【０１３８】
実施によっては、回転出力軸の回転によりハウジングを回転させることができる。例えば、回転出力軸４１２は、回転可能に静止状態に保つことができ、ハウジング４５０は回転が許容され、圧力チャンバ４２２内へ加圧流体を送ることによりロータリ・ピストン４１４を圧力チャンバ４２２の外へ付勢し、それによりハウジング４５０を回転出力軸４１２周りに回転させることができる。
【０１３９】
図２６乃至図２８は、別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２６００のコンポーネントの様々な図である。一般に、アクチュエータ２６００は、シールアセンブリの構成を除き、図１の実施例であるアクチュエータ１００に類似する。実施例であるアクチュエータ１００のシールアセンブリ３２０が圧力チャンバ３１０に対して相対的に実質的に（例えば、＋／−５°で）静止状態にあり、ロータリ・ピストン２５０の表面と滑動接触状態にある。その一方、実施例であるアクチュエータ２６００において比べてみると、シール構成は、以下説明するように、逆である。
【０１４０】
図２６は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２６００を示す斜視図であるアクチュエータ２６００は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２７００と圧力チャンバ・アセンブリ２６０２とを含む。アクチュエータ２６００は、第１の作動部２６１０と第２の作動部２６２０とを含む。アクチュエータ２６００の実施例において、第１の作動部２６１０は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２７００を第１の方向、例えば反時計回り、に回転するように構成されていて、第２の作動部２６２０は、ロータリ・ピストン・アセンブリ２７００を第１の方向とは反対である第２の方向、例えば時計回り、に回転するように構成されている。
【０１４１】
図２７は、実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ２７００を、圧力アセンブリ２６０２から離して見た斜視図である。ロータリ・ピストン・アセンブリ２７００はロータ軸２７１０を含む。複数のロータ・アーム２７１２がロータ軸２７１０から半径方向に延び、各ロータ・アーム２７１２の遠端部が、ロータ軸２７１０の軸線に実質的に（例えば、＋／−２°で）整列し、一群のコネクタ・ピン２７１４を収容する大きさになされた、ボア（不図示）を含む。
【０１４２】
図２７に示すように、実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ２７００の第１の作動部２６１０は一対のロータリ・ピストン２７５０を含み、第２の作動部２７２０は一対のロータリ・ピストン２７６０を含む。実施例であるアクチュエータ２６００は、二対のロータリ・ピストン２７５０、２７６０を含むが、他の実施の形態は、より多い及び／又はより少ない数の協働し対向するロータリ・ピストンを含むことができる。
【０１４３】
図２７に示す実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリにおいて、ロータリ・ピストン２７５０、２７６０のそれぞれはピストン端部２７５２及び一つ以上のコネクタ・アーム２７５４を含む。ピストン端部２７５２は、実質的に滑らかな表面を有する略半円形の本体を有するように形成される。コネクタ・アーム２７５４のそれぞれは、ピストン端部２７５２の半円形本体の軸線に実質的に（例えば、＋／−２°で）整列し、コネクタ・ピン２７１４の一つを収容する大きさになされたボア２７５６を含む。
【０１４４】
実施によっては、ロータリ・ピストン２７５０、２７６０のそれぞれは、ピストン端部２７５２の外側周辺部まわりに配設されたシールアセンブリ２７８０を含む。実施によっては、シールアセンブリ２７８０は、シール溝の全ての側で保持される円形又は半円形の封止寸法形状であってよい。実施よっては、市販の往復動ピストン型又はシリンダ型シールを用いることができる。例えば、既存の航空機に装着する直動油圧アクチュエータで既に使用されている市販の各種シールの類が、線形負荷及び位置保持の用途に対して十分な能力を有することを実証してもよい。実施によっては、アクチュエータ２６００の封止の複雑さを、標準的な、例えば、直動油圧アクチュエータで一般に用いられる市販の、半円形の単方向シール設計を利用して減らすようにしてもよい。実施の形態によっては、シールアセンブリ２７８０は一体シールであってもよい。
【０１４５】
図２８は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２６００の断面図である。図解した実施例は、圧力チャンバ・アセンブリ２６０２内の弧状キャビティとして形成された対応の圧力チャンバ２８１０内に挿入されたロータリ・ピストン２７６０を示す。ロータリ・ピストン２７５０も、対応の圧力チャンバ２８１０内に挿入されているが、この図では見えない。
【０１４６】
実施例であるアクチュエータ２６００において、ロータリ・ピストン２７５０、２７６０がそれぞれ、各圧力チャンバ２８１０の開口端部２８３０に挿通され、各シールアセンブリ２７８０がピストン端部２７６０の外周と、圧力チャンバ２８１０の実質的に滑らかな内面とに接触することにより、圧力チャンバ２８１０内に実質的に（例えば、毎時１０％未満の圧力降下で）圧力封止された領域を形成する。
【０１４７】
実施の形態によっては、シール２７８０は軸受として働くことができる。例えば、シール２７８０は、ピストン２７５０、２７６０が動いて圧力チャンバ３１０を出入りするときにその支持を提供してもよい。
【０１４８】
図２９Ａ乃至図２９Ｅは、中央作動アセンブリ２９６０を備える別の実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００の様々な図である。各図面の簡単な説明については、本明細書の「図面の簡単な説明」を参照されたい。
【０１４９】
一般に、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００は、図１２乃至図１４の、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１２００と実質的に類似し、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００も、中央作動アセンブリ２９６０と中央装着アセンブリ２９８０とを含む。実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００は実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１２００の改変として図解され、説明されているが、実施の形態によっては、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００は、中央作動アセンブリ２９６０及び／又は中央装着アセンブリ２９８０を実装する設計面において、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００、４００、７００、８００、１２００、１５００、１７００、１９００、２２００、２３００及び／又は２６００の特徴も実装することができる。
【０１５０】
アクチュエータ２９００はロータリ・アクチュエータ・アセンブリ２９１０、第１の作動部２９０１、及び第２の作動部２９０２を含む。ロータリ・ピストン・アセンブリ２９１０は、ロータ軸２９１２、一群のロータ・アーム２９１４、及び一群のデュアル・ロータリ・ピストン、例えば図１２乃至図１４のデュアル・ロータリ・ピストン１２１６、を含む。
【０１５１】
実施例であるアクチュエータ２９００の第１の作動部２９０１は第１の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ａを含み、第２の作動部２９０２は第２の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ｂを含む。第１の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ａは一群の圧力チャンバ、例えば、第１の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ａ内に弧状キャビティとして形成された図１２乃至図１４の圧力チャンバ１２５２ａ、を含む。第２の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ｂは一群の圧力チャンバ、例えば、第２の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ｂ内に弧状キャビティとして形成された図１２乃至図１４の圧力チャンバ１２５２ｂ、を含む。ハウジング内の半円形ボア２９５３はロータ軸２９１２を収容する。
【０１５２】
中央装着アセンブリ２９８０は、第２の圧力チャンバ・アセンブリ２９５０ｂのハウジングの半径方向に突出する部分２９８１として形成される。中央装着アセンブリ２９８０は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００を、外面、例えば航空機のフレーム、へ取り外し自在に固定するための装着点を提供する。半径方向に突出する部分２９８１内に形成された一群の孔２９８２には一群の締着具２９８４、例えばボルト、が挿入されて中央装着アセンブリ２９８０を、外部装着部位２９９０、例えば航空機のフレーム上の装着点（ブラケット）へ取り外し自在に固定する。
【０１５３】
中央作動アセンブリ２９６０は、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００の長手方向軸線ＡＡ沿いの中間点で、第１及び第２の作動部２９０１、２９０２のハウジングの外面の一部に形成される半径方向凹部２９６１を含む。被作動部（例えば、航空機の飛行操縦面）上の外部装着部位への取り付けに適する外部装着ブラケット２９７０が作動アーム２９６２に接続される。作動アーム２９６２は、凹部２９６１を通って延びていて、ロータ軸２９１２の長手方向軸線の中間点で外面に形成された中央装着点２９６４へ取り外し自在に取り付けられる。
【０１５４】
ここで図２９Ｄ及び図２９Ｅを参照すると、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００は、凹部２９６１における中央装着アセンブリ２９８０及び中央作動アセンブリ２９６０の中間点での切断端面図及び切断斜視図で示されている。作動アーム２９６２は、凹部２９６１内に延びてロータ軸２９１２の中央装着点２９６４に接触する。作動アーム２９６２は、締着具２９６６、例えば、作動アーム２９６２に形成された一対の孔２９６８と中央装着点２９６４を貫通して形成された孔２９６５とに通したボルト、により中央装着点２９６４へ取り外し自在に接続される。一群の孔２９６９は、作動アーム２９６２の半径方向外方端部に形成される。一群の締着具２９７２、例えばボルトは、孔２９６９と、外部装着部位（ブラケット）２９７０内に形成された対応孔（不図示）とに差し通される。上記のように、中央作動アセンブリ２９６０は、実施例であるロータリ・ピストン・アクチュエータ２９００と外部装着部位２９７０とを結合してロータ・アセンブリ２９１０の回転運動を、被動（被作動）装置、例えば航空機の飛行操縦面へ移す。
【０１５５】
実施の形態によっては、中央作動アセンブリ２９６０又は中央装着アセンブリ２９８０の一方を、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ１００、４００、７００、８００、１２００、１５００、１７００、１９００、２２００、２３００及び／又は２６００のうちのいずれかの特徴と組み合わせて用いることができる。例えば、実施例であるロータリ・ピストン型アクチュエータ２９００は、中央装着アセンブリ２９８０を通して静止面へ装着されて、ロータ軸アセンブリ２９１０の一端又は両端で作動を提供してもよい。別の実施例において、実施例であるロータリ・ピストン・アセンブリ２９００は、非中央装着点を通る静止面へ装着されて、中央作動アセンブリ２９６０で作動を提供してもよい。
【０１５６】
いくつかの実施について以上詳細に説明したが、他の改変も可能である。例えば、各図に示す論理的なフローにとって、示された特定の順序又は順番は望ましい結果を得るための要件ではない。実施例によっては、位置又は量に関連する用語である「約」、「近傍の」「略」、「実質的に」又は他のそのような用語が意味するところは、特記しない限り、記載された位置又は量に、記載された量の、又は、記載された位置の主要寸法の長さの、±（上下）１０％であるが、これに限定されるものではない。また、他のステップを加えてもよく、記載したフローからあるステップを除いてもよく、記載したシステムに他の構成要素を加えてもよく、それから除いてもよい。したがって、他の実施は、本願請求項の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５７】
１００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１１０  第１の作動部
１２０  第２の作動部
２００  ロータリ・ピストン・アセンブリ
２１０  ロータ軸
２１２  ロータ・アーム
２１４  コネクタ・ピン
２５０  ロータリ・ピストン
２５２  ピストン端部
２５４  コネクタ・アーム
２５６  ボア
２６０  ロータリ・ピストン
２６３  軸受
３００  圧力チャンバ・アセンブリ
３１０  圧力チャンバ
３２０  シールアセンブリ
３３０  開口端部
３５０  開口部
３６０  軸線方向ボア
３６２  キー溝
３１２  流体ポート
４００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
４１２  ロータ軸
４１４  ロータリ・ピストン
４１６  コネクタ・ピン
４２０  圧力チャンバ・アセンブリ
４２２  圧力チャンバ
４２４  シールアセンブリ
４２６  開口端部
４２８  流体ポート
４５０  外側ハウジング
４５２  ボア
４５４  流体ポート
７００  ロータリ・ピストン・アセンブリ
７０１  ロータ軸
７１０  第１の作動部
７１２  ロータリ・ピストン
７２０  第２の作動部
７２２  ロータリ・ピストン
８００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
８０１  第１の作動部
８０２  第２の作動部
８１０  ロータ軸
８１２、８２２  ロータリ・ピストン
８２０  圧力チャンバ・アセンブリ
８３０  流体ポート
８４０  弧状圧力チャンバ
８５０  ボア
８５１  キー溝
８５２  結合ピン
１１００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１１０１  第１の作動部
１１０２  第２の作動部
１１１０  ロータリ・ピストン・アセンブリ
１１２０  圧力チャンバ・アセンブリ
１２００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１２０１  第１の作動部
１２０２  第２の作動部
１２１０  ロータリ・ピストン・アセンブリ
１２１２  ロータ軸
１２１３  ロータ・アーム
１２１４  ロータ・アーム
１２１６  デュアル・ロータリ・ピストン
１２１８  コネクタ部分
１２２０ａ、１２２０ｂ  ピストン端部
１２２２、１２２４  ボア
１２５０ａ  第１の圧力チャンバ・アセンブリ
１２５０ｂ  第２の圧力チャンバ・アセンブリ
１２５２ａ、１２５２ｂ  圧力チャンバ
１２５３ａ、１２５３ｂ  半円ボア
１２５４  開口端部
１２５６  シールアセンブリ
１２６２ｂ  長手方向端部
１５０１  ロータリ・ピストン・アセンブリ
１５００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１５１０  ロータ軸
１５３０  ロータ・アーム
１５２０ａ、１５２０ｂ  ロータリ・ピストン
１５５０  圧力チャンバ・アセンブリ
１５５５ａ、１５５５ｂ  弧状圧力チャンバ
１５６０  シールアセンブリ
１５６５  開口端部
１７００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１７０１  ロータリ・ピストン・アセンブリ
１７１０  ロータ軸
１７２０ａ、１７２０ｂ  ロータリ・ピストン
１７３０ａ、１７３０ｂ  ロータ・アーム
１７３２  コネクタ・ピン
１７５０  圧力チャンバ・アセンブリ
１７５５ａ、１７５５ｂ  弧状圧力チャンバ
１７６０  シールアセンブリ
１７６５  開口端部
１９００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
１９１０  ロータリ・ピストン・アセンブリ
１９１２  ロータ軸
１９１４  ロータ・アーム
１９１６  ボア
１９１８  コネクタ・ピン
１９２０  圧力チャンバ・アセンブリ
１９３０  ロータリ・ピストン
１９３２  ピストン端部
１９３４  コネクタ・アーム
１９３６  ボア
１９６０  圧力チャンバ
１９６４  開口端部
１９６２  シールアセンブリ
１９６６  キャビティ
２２００  アクチュエータ
２２１０  圧力チャンバ・アセンブリ
２２２０  ロータリ・ピストン・アセンブリ
２２２２  ロータリ・ピストン
２２２４  ロータ・アーム
２２３０  ロータ軸
２２３２、２２３４  出力部分
２２３６  スプライン
２３００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
２３３０  ロータ軸
２３３２  ボア
２３３６  スプライン
２４００  ロータリ・ピストン
２３１０  ピストン端部
２４２０  コネクタ部分
２４３０  ボア
２４１０  ピストン端部
２４４０  端部テーパ
２４５０  終端部
２５００  工程
２６００  アクチュエータ
２６０２  圧力チャンバ・アセンブリ
２６１０  第１の作動部
２６２０  第２の作動部
２７００  ロータリ・ピストン・アセンブリ
２７１０  ロータ軸
２７１２  ロータ・アーム
２７１４  コネクタ・ピン
２７５０  ロータリ・ピストン
２７５２  ピストン端部
２７５４  コネクタ・アーム
２７５６  ボア
２７６０  ロータリ・ピストン
２７８０  シールアセンブリ
２８１０  圧力チャンバ
２８３０  開口端部
２９００  ロータリ・ピストン型アクチュエータ
２９０１  第１の作動部
２９０２  第２の作動部
２９１０  ロータリ・アクチュエータ・アセンブリ
２９１２  ロータ軸
２９１４  ロータ・アーム
２９１６  デュアル・ロータリ・ピストン
２９５０ａ  第１の圧力チャンバ・アセンブリ
２９５０ｂ  第２の圧力チャンバ・アセンブリ
２９５３  半円形ボア
２９６０  中央作動アセンブリ
２９６１  凹部
２９６２  作動アーム
２９６４  中央装着点
２９７０  外部装着ブラケット
２９８０  中央装着アセンブリ
２９８１  半径方向に突出する部分
２９８２  孔
２９８４  留め具（締着具）
２９９０  外部装着部位
２９９１  凹部
２９６５、２９６８、２９６９  孔
２９６６  留め具
２９７２  留め具
【図１】
2016511373.tif 000003
【図２】
2016511373.tif 000004
【図３】
2016511373.tif 000005
【図４】
2016511373.tif 000006
【図５】
2016511373.tif 000007
【図６】
2016511373.tif 000008
【図７】
2016511373.tif 000009
【図８】
2016511373.tif 000010
【図９】
2016511373.tif 000011
【図１０】
2016511373.tif 000012
【図１１】
2016511373.tif 000013
【図１２】
2016511373.tif 000014
【図１３】
2016511373.tif 000015
【図１４】
2016511373.tif 000016
【図１５】
2016511373.tif 000017
【図１６】
2016511373.tif 000018
【図１７】
2016511373.tif 000019
【図１８】
2016511373.tif 000020
【図１９】
2016511373.tif 000021
【図２０】
2016511373.tif 000022
【図２１Ａ】
2016511373.tif 000023
【図２１Ｂ】
2016511373.tif 000024
【図２１Ｃ】
2016511373.tif 000025
【図２２】
2016511373.tif 000026
【図２３】
2016511373.tif 000027
【図２４】
2016511373.tif 000028
【図２５】
2016511373.tif 000029
【図２６】
2016511373.tif 000030
【図２７】
2016511373.tif 000031
【図２８】
2016511373.tif 000032
【図２９Ａ】
2016511373.tif 000033
【図２９Ｂ】
2016511373.tif 000034
【図２９Ｃ】
2016511373.tif 000035
【図２９Ｄ】
2016511373.tif 000036
【図２９Ｅ】
2016511373.tif 000037
【国際調査報告】
2016511373.tif 000038
2016511373.tif 000039