(57)【要約】  一の実施の形態において、液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータは、ロータアセンブリを位置決めするために、貫通ボアを有するステータハウジングを含む。ロータアセンブリは、出力軸と、出力軸を中心として径方向に配設された少なくともひとつの第１のロータリ・ピストンアセンブリとを含む。ロータリ・ピストンアセンブリは、互いに実質的に同心の周囲長手方向面をそれぞれ有する第１のベーンエレメント及び第２のベーンエレメントを含む。連続シール溝部は、ベーンエレメントの周囲長手方向面及び横方向端面に配設される。連続シールは、連続シール溝部に配設される。ステータハウジングを通るボアは、ロータアセンブリを受けるようになされた面を有する内部キャビティを含む。回転と共に、ハウジングキャビティを閉塞する流体ポートは、液圧ブロッキングのための連続ピストンシールにより封止されて、外力によるアクチュエータの変位を防止する。他の実施の形態が開示される。
2016507037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータであって：
軸線方向に貫通して配設されるボアを有するステータハウジングと；
ロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリは、出力軸と、前記出力軸を中心として径方向に配設される少なくとも１つの第１のロータリ・ピストンアセンブリとを含み、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリが第１のベーンエレメントと第２のベーンエレメントとを含み、前記第１のベーンエレメント及び第２のベーンエレメントがそれぞれ：
前記ベーンエレメントのそれぞれが前記出力軸を中心として径方向に配設されるとき、前記出力軸に接続するようなされた部分と、
第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、
第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面と、
前記それぞれのベーンエレメントの前記第１及び第２の周囲長手方向面並びに前記第１及び第２の周囲横方向面に配設される連続シール溝部と、
前記連続シール溝部に配設される連続シールを有する、
ロータアセンブリとを備え、
前記ステータハウジングの前記ボアは、前記ロータアセンブリを受容するようになされた内面を含み、前記ロータアセンブリが、前記長手方向ボアの内部で回転されるとき、前記内面は、前記連続シールと接触するようなされている、
液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１のベーンエレメント及び前記第２のベーンエレメントは、互いに隣接して長手方向に、そして、前記出力軸の長手方向軸線と平行に配設される、
請求項１に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項３】
前記ボアは第１の端部ボア部及び第２の端部ボア部を含み、前記第１及び第２のベーンエレメントのそれぞれは、前記出力軸に組付けられる前に前記第１の端部ボア部を通過するようになされる、
請求項１又は請求項２に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項４】
前記出力軸を中心として径方向に配設される第２のロータリ・ピストンアセンブリを更に含み、
前記第２のロータリ・ピストンアセンブリが第３のベーンエレメントと第４のベーンエレメントとを含み、
前記第３のベーンエレメント及び第４のベーンエレメントがそれぞれ：
前記ベーンエレメントのそれぞれが前記出力軸を中心として径方向に配設されるとき、前記出力軸に接続するようなされた部分と、
第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、
第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面と、
前記それぞれのベーンエレメントの前記第１及び第２の周囲長手方向面並びに前記第１及び第２の周囲横方向面に配設される連続シール溝部と、
前記連続シール溝部に配設される連続シールを有する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１のロータリ・ピストンアセンブリ及び前記第２のロータリ・ピストンアセンブリは、前記出力軸を中心として互いに反対側に配設される、
請求項４に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項６】
前記第３及び第４のベーンエレメントのそれぞれは、前記出力軸に組付けられる前に前記第１の端部ボア部を通り抜けるようになされる、
請求項４又は請求項５に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１のロータリ・ピストンアセンブリと、前記第２のロータリ・ピストンアセンブリと、前記ステータハウジングとが、中間ボア部の内側に４つの圧力チャンバを画成する、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項８】
前記連続シールは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、Ｑ−リング、Ｄ−リング、及び付勢シールから成る群から選択される、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項９】
前記第１の端部ボア部及び前記第２の端部ボア部は第１の直径を有し、前記ボアは更に、前記第１の端部ボア部と前記第２の端部ボア部との間に配設される少なくともひとつの中間ボア部を有し、前記中間ボア部は、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有し、前記中間ボア部は更に、前記中間ボア部と同軸に配設される円筒形凹部を含み、前記円筒形凹部は、前記中間ボア部の直径よりも大きい直径を有し、前記円筒形凹部は、前記ロータアセンブリの前記ベーンエレメントを受容するようになされる、
請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１０】
第１の外部圧力源は、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントに接触させるために第１の圧力で回転流体を提供し、第２の外部圧力源は、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第２のベーンエレメントに接触させるために第２の圧力で回転流体を提供する、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１１】
前記ハウジング及びロータによって画成される対向する圧力チャンバ同士は、前記ロータが前記ハウジング内で回転する際に、等しい表面積を有する、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１２】
前記出力軸は、ロータリ弁ステムに接続するように構成される、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１３】
前記出力軸は、航空機操縦面への接続に適する、
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１４】
前記中間ボア部は、前記ボアの周に沿って径方向内側に配設される第１の対向するアーチ状レッジを含み、前記第１のレッジは、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントと接触するようになされる第１の終端部を有する、
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１５】
前記中間ボア部は、前記中間ボア部の周に沿って径方向内側に配設され、前記第１のアーチ状レッジの反対側に配設される第２の対向するアーチ状レッジを含み、前記第２のレッジは、前記第２のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントと接触するようになされる第１の終端部と、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第２のベーンエレメントと接触するようになされる前記第２のアーチ状レッジの第２の終端部とを有する、
請求項４に従属する場合の、請求項１４に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１６】
前記ロータアセンブリの前記ベーンエレメント及び前記２つのアーチ状レッジは、４つの圧力チャンバを画成するように構成される、
請求項１５に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１７】
前記ハウジング及びロータによって画成されて対向する圧力チャンバ同士は、前記ロータが前記ハウジング内で回転する際に、等しい表面積を有する、
請求項１６に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１８】
第１の対向する圧力チャンバ対は、第１の外部圧力源に接続されるようになされ、第２の対向する圧力チャンバ対は、第２の外部圧力源に接続されるようになされる、
請求項１６又は請求項１７に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項１９】
前記第１の外部圧力源は、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントを接触させるために第１の圧力で回転流体を提供し、前記第２の外部圧力源は、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第２のベーンエレメントを接触させるために回転流体を提供する、
請求項１８に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項２０】
前記第１の終端部は更に、それを貫通して形成される第１の流体ポートを更に含み、前記第２の終端部は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを更に含み、前記第１の流体ポートは、第１の圧力で提供される回転流体に接続され、前記第２の流体ポートは、第２の圧力で提供される回転流体に接続される、
請求項１４乃至請求項１９のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項２１】
前記ボアは単一のシームレス・ハウジング部材に形成される、
請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載の液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ。
【請求項２２】
回転作動の方法であって：
ロータアセンブリを提供する工程を備え；
前記ロータアセンブリは、出力軸と、前記出力軸を中心として径方向に配設される少なくともひとつの第１のロータリ・ピストンアセンブリとを含み、前記ロータリ・ピストンアセンブリが第１のベーンエレメントと第２のベーンエレメントとを含み、
前記第１のベーンエレメント及び第２のベーンエレメントがそれぞれ：
前記ベーンエレメントのそれぞれが前記出力軸を中心として径方向に配設されるとき、前記出力軸に接続するようなされた部分と、
第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、
第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面と、
前記それぞれのベーンエレメントの前記第１及び第２の周囲長手方向面並びに前記第１及び第２の周囲横方向面に配設される連続シール溝部と、
前記連続シール溝部に配設される連続シールを有し；
ボアを有するステータハウジングを提供する工程であって、前記ボアは、前記ボアの周に沿って径方向内側に配設された対向する一対のアーチ状レッジを含み、前記レッジのそれぞれが、第１の終端部及び第２の終端部を有する、ボアを有するステータハウジングを提供する工程と；
第１の圧力で第１の回転流体を提供し、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントを前記第１の回転流体と接触させる工程と；
前記第１の圧力よりも低い第２の圧力で第２の回転流体を提供し、前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第２のベーンエレメントを前記第２の圧力で前記第２の回転流体と接触させる工程と；
前記ロータアセンブリを第１の回転方向に回転させる工程とを備える；
回転作動の方法。
【請求項２３】
前記第２の圧力が前記第１の圧力より高くなるまで、前記第２の圧力を高め、前記第１の圧力を下げる工程と；
前記ロータアセンブリを前記第１の回転方向とは反対の方向に回転させる工程を更に備える；
請求項２２に記載の回転作動の方法。
【請求項２４】
前記第１のレッジの前記第１の終端部を前記第１のロータリ・ピストンアセンブリの前記第１のベーンエレメントと接触させることによって前記反対方向での前記ロータアセンブリの回転を停止させる工程を更に備える；
請求項２３に記載の回転作動の方法。
【請求項２５】
前記第１のロータリ・ピストンアセンブリ及び第２のロータリ・ピストンアセンブリは、第１の対向するチャンバの対及び第２の対向するチャンバの対への前記第１及び第２の回転流体を隔離し、
前記方法は：
前記第１の回転流体を前記第１の圧力で前記第１の対向するチャンバの対に提供する工程と；
前記第２の回転流体を前記第２の圧力で前記第２の対向するチャンバの対に提供する工程を更に備える；
請求項２２乃至請求項２４のいずれか一項に記載の回転作動の方法。
【請求項２６】
前記第１の終端部は更に、それを貫通して形成される第１の流体ポートを更に含み、前記第２の終端部は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを更に含み、
前記第１の回転流体を第１の圧力で提供する工程は、前記第１の流体ポートを介して提供する工程を含み、前記第２の回転流体を第２の圧力で提供する工程は、前記第２の流体ポートを介して提供する工程を含む；
請求項２２乃至請求項２５のいずれか一項に記載の回転作動の方法。
【請求項２７】
前記第１のレッジの前記第１の終端部を前記第１の回転アセンブリの前記第１のベーンエレメントと接触させる工程、又は前記第２のレッジの前記第２の終端部を前記第１の回転アセンブリの前記第２のベーンエレメントと接触させる工程、の一方によって、前記ロータアセンブリの回転を停止させる工程を更に備える；
請求項２２に記載の回転作動の方法。
【請求項２８】
液圧ブロッキングアクチュエータであって：
・貫通して軸方向に配設されるボアを有するステータハウジングと；
・第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリであって、各静止ピストンアセンブリは、前記ステータハウジングの一部の内壁と接触するようになされる長手方向外周面を有し、各静止ピストンアセンブリは：
２つの部分的内部円筒面と、前記２つの部分的内部円筒面間に位置決めされる単一の径方向内側配設のベーンと、前記２つの部分的内部円筒面の末端に位置決めされる２つの径方向内側配設ハーフベーンとを含み、
前記第１の静止ピストンアセンブリ及び前記第２の静止ピストンアセンブリは、前記第１の静止ピストンアセンブリの前記ハーフベーンのうちのひとつが前記第２の静止ピストンアセンブリの前記ハーフベーンのうちのひとつに長手方向に隣接し、前記第１の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンが前記第２の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンに長手方向に隣接する状態で配設され、
前記単一のベーン及び前記ハーフベーンのそれぞれは、内側に配設される周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面と、第２の周囲横方向面とを有し；
少なくとも２つの連続シール溝であって、前記シール溝のそれぞれは、前記単一のベーンの前記周囲長手方向面並びに前記第１及び第２の周囲横方向面と、前記ハーフベーンのうちのひとつの前記周囲長手方向面並びに前記第１及び第２の周囲横方向面とに沿った通路状に配設される、少なくとも２つの連続シール溝と；
前記少なくとも２つの連続シール溝のそれぞれに配設される連続シールとを含む、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリと；
・前記ハウジングの前記ボアに受容されるようになされるロータを備える；
液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項２９】
前記ロータは、第１の端部セクションと、第２の端部セクションと、前記第１の端部セクションと前記第２の端部セクションとの間に配設される中間セクションとを含み；
前記第１及び第２の端部セクションは、前記ロータの軸線を中心として形成され、前記ハウジングの前記ボアに受容されるようになされる直径を有し、前記中間セクションは、前記端部セクションの直径よりも小さい径方向直径を有する前記ロータの軸線を中心として形成される第１の直径を有し、前記中間セクションは更に、対向する凹部の対として前記ロータの軸線を中心として前記第１の直径内に形成される第２の直径を含む；
請求項２８に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３０】
前記単一の径方向のベーンは、前記単一のベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される連続シールの一部が前記ロータの前記第１の直径と接触できるように、２つの部分的内部円筒面から内側垂直距離を延在し、前記ハーフベーンは、前記ハーフベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される前記連続シールの一部が前記ロータの前記第２の直径と接触できるように、前記２つの部分的円筒面から内側垂直距離を延在する；
請求項２８又は請求項２９に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３１】
第１及び第２の端部ベアリングアセンブリを更に含み、各アセンブリは、前記ロータの出力軸部を受要するようになされる軸ボアを有し、前記第１及び第２の端部ベアリングアセンブリのそれぞれは、前記ハウジングの各それぞれの端部ボア部を封止するようになされる；
請求項２８乃至請求項３０のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３２】
前記第１の静止ピストンアセンブリの前記横方向面及び前記第２の静止ピストンアセンブリの前記横方向面上の前記連続シール溝に配設される前記連続シールの一部は、前記ロータの前記第１及び第２の端部の内面と封止接触する；
請求項３１に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３３】
前記第１の静止ピストンアセンブリの前記単一のベーン及び前記第２の静止ピストンアセンブリの前記単一のベーンは、前記ロータの前記中間ボア部の内側で互いに反対側に配設される；
請求項２８乃至請求項３２のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３４】
２つの隣接するハーフベーンが、前記ステータハウジングの前記中間ボア部の内側で２つの他の隣接するハーフベーンと対向して配設される；
請求項２８乃至請求項３３のいずれか一項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３５】
前記第１の静止ピストンアセンブリ及び前記第２の静止ピストンアセンブリは、前記ロータと共に４つの圧力チャンバを画成する；
請求項２８乃至請求項３４のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３６】
対向する圧力チャンバ同士が、前記ロータが前記ハウジング内で回転する際に、等しい表面積を有する、
請求項３５に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３７】
前記出力軸は、飛行操縦面に接続されるヒンジ線に接続するように構成される、
請求項２８乃至請求項３６のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３８】
前記ステータハウジングは、翼における固定飛行面への接続に適した、
請求項２８乃至請求項３７のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項３９】
前記連続シールは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、Ｑ−リング、Ｄ−リング、及び付勢シールから成る群から選択される、
請求項２８乃至請求項３８のいずれか１項に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項４０】
第１の対向する前記圧力チャンバの対が、第１の外部圧力源に接続されるようになされ、第２の対向する前記圧力チャンバ対が、第２の外部圧力源に接続されるようになされる、
請求項３５に記載の液圧ブロッキングアクチュエータ。
【請求項４１】
回転作動の方法であって：
ロータリ・アクチュエータを提供する工程であって、前記ロータリ・アクチュエータは：
貫通して軸方向に配設されるボアを有するステータハウジングと；
第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリであって、各静止ピストンアセンブリは、前記ステータハウジングの一部の円筒形内壁と接触するようになされる長手方向外周面を有し、各静止ピストンアセンブリは：
２つの部分的内部円筒面と、前記２つの部分的内部円筒面間に位置決めされる単一の径方向内側配設のベーンと、前記２つの部分的内部円筒面の末端に位置決めされる２つの径方向内側配設ハーフベーンとを含み、
前記第１の静止ピストンアセンブリ及び前記第２の静止ピストンアセンブリは、前記第１の静止ピストンアセンブリの前記ハーフベーンのうちのひとつが前記第２の静止ピストンアセンブリの前記ハーフベーンのうちのひとつに長手方向に隣接し、前記第１の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンが前記第２の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンに長手方向に隣接する状態で配設され、
前記単一のベーン及び前記ハーフベーンのそれぞれは、内側に配設される周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面と、第２の周囲横方向面とを有し；
少なくとも２つの連続シール溝であって、前記シール溝のそれぞれは、前記単一のベーンの前記周囲長手方向面及び前記第１及び第２の周囲横方向面と、前記ハーフベーンのうちのひとつの前記周囲長手方向面及び前記第１及び第２の周囲横方向面とに沿った通路状に配設される、少なくとも２つの連続シール溝と；
前記少なくとも２つの連続シール溝のそれぞれに配設される連続シールとを含む、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリと；
前記ハウジングの前記ボアに受容されるようになされるロータであって、前記ロータは、第１の端部セクションと、第２の端部セクションと、前記第１の端部セクションと前記第２の端部セクションとの間に配設される中間セクションとを含み；前記第１及び第２の端部セクションは、前記ロータの軸線を中心として形成され、前記ハウジングの前記ボアに受容されるようになされる直径を有し、前記中間セクションは、前記端部セクションの直径よりも小さい径方向直径を有する前記ロータの軸線を中心として形成される第１の直径を有し、前記中間セクションは更に、対向する凹部の対として前記ロータの軸線を中心として前記第１の直径内に形成される第２の直径を含み、前記第１の直径及び前記第２の直径の出会い部は、前記ロータの前記中間セクション上に、第１、第２、第３、及び第４の長手方向面を画成する、ロータを含み；
第１の圧力で第１の回転流体を提供し、前記ロータの前記中間セクション上の前記第１及び第２の長手方向面を前記第１の圧力の前記第１の回転流体と接触させる工程と；
前記第１の圧力よりも低い第２の圧力で第２の回転流体を提供し、前記ロータの前記中間セクション上の前記第３及び第４の長手方向面を前記第２の圧力の前記第２の回転流体と接触させる工程と；
前記ロータを第１の回転方向に回転する工程を備える；
回転作動の方法。
【請求項４２】
前記単一の径方向のベーンは、前記単一のベーンの前記長手方向面における前記連続シール溝に配設される前記連続シールの一部が前記ロータの前記第１の直径に接触するように、前記２つの部分的内部円筒面から内側垂直距離を延在し、前記ハーフベーンは、前記ハーフベーンの前記長手方向面における前記連続シール溝に配設される前記連続シールの一部が前記ロータの前記第２の直径と接触するように、前記２つの部分的円筒面から内側垂直距離を延在する、
請求項４１に記載の回転作動の方法。
【請求項４３】
前記ロータの前記中間セクションの前記長手方向面のうちの第１の長手方向面を前記静止ピストンアセンブリの前記単一のベーンのうちのひとつと接触させることによって、前記ロータの回転を停止させる工程を更に備える；
請求項４１又は請求項４２に記載の回転作動の方法。
【請求項４４】
前記第２の圧力が前記第１の圧力より高くなるまで、前記第２の圧力を高め、前記第１の圧力を上げる工程と；
前記ロータを前記第１の回転方向と反対方向に回転する工程を更に備える；
請求項４１乃至請求項４４のいずれか１項に記載の回転作動の方法。
【請求項４５】
前記ロータの前記中間セクションの前記長手方向面のうちの第２の長手方向面を前記静止ピストンアセンブリの前記単一のベーンのうちのひとつと接触させることによって、前記反対の方向における前記ロータの回転を停止させる工程を備える；
請求項４４に記載の回転作動の方法。
【請求項４６】
前記第１及び第２の静止ピストンアセンブリの前記単一の内側配設のベーンは、前記第１及び第２の回転流体を、第１の対向するチャンバ対及び第２の対向するチャンバ対に隔離し、前記方法は更に、前記第１の圧力の前記第１の回転流体を前記第１の対向するチャンバ対に提供する工程と、前記第２の圧力の前記第２の回転流体を前記第２の対向するチャンバ対に提供する工程を備える；
請求項４１乃至請求項４５のいずれか１項に記載の回転作動の方法。
【請求項４７】
前記第１の横方向周囲面は更に、それを貫通して形成される第１の流体ポートを含み、前記第２の横方向周囲面は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを含み、
前記第１の回転流体を前記第１の圧力で提供する工程は、前記第１の回転流体を前記第１の流体ポートを介して提供する工程を含み、前記第２の回転流体を第２の圧力で提供する工程は、前記第２の回転流体を前記第２の流体ポートを介して提供する工程を含む、
請求項４１乃至請求項４６のいずれか１項に記載の回転作動の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年２月６日に出願された米国特許出願第１３／７６０，１３５号の優先権を主張し、そのすべての内容を引用して本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、アクチュエータ装置に関し、より詳細には、ロータを中心に配設されるピストンアセンブリが、圧力下の流体によって動かされる被加圧液圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロータリ・アクチュエータ（回転駆動装置）は、回転運動を効果的な方法で伝えるための、そして液圧の特に油圧の動力流体源を閉塞（ブロッキング）することによって回転位置を維持する能力を有するような機械的装置の一部として用いられる。回転位置を維持する能力は、航空機の飛行操縦面 (flightcontrol surface) の制御及びロータリ弁アセンブリ等の他の用途にとって望ましい。ロータリ・アクチュエータが望ましいのは、それらが一定のトルクを維持し、且つスペースを節約するからである。かかる従来技術のロータリ・アクチュエータは、通常、ロータ及び２つ以上のステータハウジング・コンポーネント等、複数のサブコンポーネントを含む。これらのサブコンポーネントは概して、ハウジン外への、及び／又は、かかるロータリ弁アクチュエータの油圧チャンバ間の流体の洩れを防ぐことを目的とする多数のシールを含む。この洩れのため、従来技術のロータリ・アクチュエータは、単に油圧源を閉塞するだけでは位置を維持できず、追加の補給流体を供給して、一定制御を行うことにより位置を維持している。
【発明の概要】
【０００４】
ここでは一般に、ピストンの周囲面に配設される連続シールを有する液圧（典型的には油圧）ブロッキング・ロータリ・アクチュエータについて述べる。
【０００５】
第１の態様において、油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータは、軸線方向に貫通して配設されるボア（穴）を有するステータハウジングを含む。ロータアセンブリ（ロータの組立体）は、出力軸と、出力軸を中心として径方向に配設される少なくとも１つの第１のロータリ・ピストンアセンブリ（ロータリ・ピストンの組立体）とを含む。第１のロータリ・ピストンアセンブリは、対向する両端において軸線に沿って径方向に突出する、一体の第１のベーンエレメント（翼板状の突出部要素）と第２のベーンエレメントとを含み、前記ピストンは、各ピストンが出力軸を中心として配設される場合に、出力軸に接続するようになされる周面部分と、第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面とを有する。連続シール溝部は、ピストンの第１及び第２のベーンエレメントのそれぞれの、第１及び第２の周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面に配設される。連続シールは、連続シール溝部のそれぞれに配設される。ステータハウジングのボアは、ロータアセンブリを受容するようになされた、シームレス（継目の無い）内面を含み、ロータアセンブリが、長手方向ボアの内部で回転されるときに、前記内面は、連続シールと接触するようになされる。
【０００６】
それぞれの実施には以下の特徴のいくつか、あるいはすべてが含まれてもよく、さもなければ全く含まれなくてもよい。第１のベーンエレメント及び第２のベーンエレメントは、互いに隣接して周方向に、そして、出力軸の長手方向軸線と平行に配設されてもよい。ボアは、第１の端部ボア部及び第２の端部ボア部を含んでもよい。第１及び第２のベーンエレメントのそれぞれは、出力軸に組付ける前に第１の端部ボア部を通り抜けるようになされてもよい。アクチュエータはまた、出力軸を中心として径方向に配設される第２のロータリ・ピストンアセンブリを含んでもよく、第２のロータリ・ピストンアセンブリは、第３のベーンエレメントと第４のベーンエレメントとを含み、第３及び第４のベーンエレメントはそれぞれ：ベーンエレメントのそれぞれが出力軸を中心として径方向に配設されるとき、出力軸に接続するようなされた部分と、第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面と、第２のロータリ・ピストンの第１及び第２の周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面に配設される連続シール溝部と、連続シール溝部に配設される連続シールとを有する。第１のロータリ・ピストンアセンブリ及び第２のロータリ・ピストンアセンブリは、出力軸を中心として互いに対向して配設されてもよい。第２のロータリ・ピストンと一体の前記第３及び第４のベーンエレメントのそれぞれは、出力軸に組付けられる前に第１の端部ボア部を貫通するようになされてもよい。ステータハウジング内に取り付けられる各ロータリ・ピストンアセンブリは、中間ボア部の内側に別々の圧力チャンバを画成（定め形成）してもよい。連続シールは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、Ｑ−リング（Ｑリングシール）、Ｄ−リング（Ｄシール）、付勢シール（エネルギー付加シール）、又はそれらの組み合わせ、及び／又は、シールのいずれか他の適切な形態であってもよい。第１の端部ボア部及び第２の端部ボア部は第１の直径を有し、ボアは更に、第１の端部ボア部と第２の端部ボア部との間に配設される少なくともひとつの中間ボア部を有し、中間ボア部は、第１の直径よりも大きい第２の直径を有し、中間ボア部は更に、中間ボア部と同軸に配設される円筒形凹部を含み、円筒形凹みセクタは、中間ボア部の直径よりも大きい直径を有し、前記円筒形凹部は、ロータアセンブリのベーンエレメントを受けるようになされる。第１の外部圧力源は、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントに接触するように第１の圧力で回転流体を提供してもよく、第２の外部圧力源は、ロータリ・ピストンアセンブリの第２のベーンエレメントに接触するように回転流体を提供する。ハウジング及びロータによって画成（定め形成）される対向する圧力チャンバ同士は、ロータがハウジング内で回転する際（回転する間）、等しい面積を有することができる。出力軸は、飛行操縦面のヒンジに接続されるよう構成されてもよい。ステータハウジングは、固定翼に取り付けられるようにしてもよい。中間ボア部は、ボアの周に沿って径方向内側に配設される第１の対向するアーチ状レッジ（アーチ状の出っ張り）を含んでもよく、第１のレッジは、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントに接触するようになされた第１の終端部を有する。中間ボア部は、中間ボア部の周に沿って径方向内側に配設され、第１のアーチ状レッジの反対側に配設される第２の対向するアーチ状レッジを含み、第２のレッジは、第２のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントに接触するようになされた第１の終端部と、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第２のベーンエレメントに接触するようになされた第２のアーチ状レッジの第２の終端部とを有する。ロータアセンブリのロータリ・ピストン及びアーチ状レッジは、複数の圧力チャンバを画成するよう構成されてもよい。ハウジング及びロータリ・ピストンによって画成される対向する圧力チャンバ同士は、ロータアセンブリがハウジング内で回転する際、等しい面積を有することができる。第１の対向する圧力チャンバ対は、外部圧力源に接続されるようになされてもよく、第２の対向する圧力チャンバ対は、第２の外部圧力源に接続されるようになされてもよい。第１の外部圧力源は、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントに接触するように第１の圧力で回転流体を提供してもよく、第２の外部圧力源は、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第２のベーンエレメントに接触するように回転流体を提供してもよい。第１の終端部はまた、それを貫通して形成される第１の流体ポートを含んでもよく、第２の終端部は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを含んでもよく、第１の流体ポートは、第１の圧力で提供される回転流体に接続されてもよく、第２の流体ポートは、第２の圧力で提供される回転流体に接続されてもよい。ボアは単一のシームレス・ハウジング部材において形成されてもよい。
【０００７】
第２の態様において、回転作動の方法は、出力軸と、出力軸を中心として径方向に配設される少なくともひとつの第１のロータリ・ピストンアセンブリとを含むロータアセンブリを提供することを含み、前記ロータリ・ピストンアセンブリは、第１のベーンエレメントと第２のベーンエレメントとを含む。第１のベーンエレメントと第２のベーンエレメントはそれぞれ：ベーンエレメントのそれぞれが出力軸を中心として径方向に配設されるとき、出力軸に接続するようになされる部分と、第１の周囲長手方向面及び第２の周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面及び第２の周囲横方向面と、各ベーンエレメントの第１及び第２の周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面に配設される連続シール溝部と、連続シール溝部に配設される連続シールとを有する。ステータハウジングは、ボアの周に沿って径方向内側に配設される対向する一対のアーチ状レッジを含むボアを有して提供され、前記レッジのそれぞれが、第１の終端部及び第２の終端部を有する。第１の回転流体は第１の圧力で提供され、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントを第１の回転流体と接触させる。第２の回転流体は、第１の圧力よりも低い第２の圧力で提供され、第１のロータリ・ピストンアセンブリの第２のベーンエレメントを第２の回転流体と接触させる。ロータアセンブリは第１の回転方向に回転させられる。
【０００８】
それぞれの実施には以下の特徴のいくつか、あるいはすべてが含まれてもよく、さもなければ全く含まれなくてもよい。第２の圧力が第１の圧力より高くなって、第１の回転方向とは反対の方向にロータアセンブリが回転するまで、第２の圧力を高め、第１の圧力を下げてもよい。反対の方向へのロータアセンブリの回転を、第１のレッジの第１の終端部を第１のロータリ・ピストンアセンブリの第１のベーンエレメントと接触させることによって停止させてもよい。第１のロータリ・ピストンアセンブリ及び第２のロータリ・ピストンアセンブリは、第１及び第２の回転流体を、第１の対向するチャンバ対及び第２の対向するチャンバ対に分離（隔離）してもよく、この方法はまた、第１の圧力の第１の回転流体を第１の対向するチャンバ対に提供することと、第２の圧力の第２の回転流体を第２の対向するチャンバ対に提供することを含んでもよい。第１の終端部は更に、それを貫通して形成される第１の流体ポートを含み、第２の終端部は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを含み、第１の回転流体を第１の圧力で提供することは、第１の流体ポートを介して提供され、第２の回転流体を第２の圧力で提供することは、第２の流体ポートを介して提供される。この方法はまた、第１のレッジの第１の終端部を第１の回転アセンブリの第１のベーンエレメントと接触させる、および、第２のレッジの第２の終端部を第１の回転アセンブリの第２のベーンエレメントと接触させる、の何れか一方によって、ロータアセンブリの回転を停止させることを含んでもよい。
【０００９】
第３の態様において、油圧ブロッキングアクチュエータは、貫通して軸方向に配設されるボアを有するステータハウジングと、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリとを含み、各静止ピストンアセンブリは、ステータハウジングの一部の円筒形内壁と接触するようになされる長手方向ハーフ（半分形状の）円筒外周面を有する。各静止ピストンアセンブリは：２つの部分的内部円筒面と、２つの部分的内部円筒面間に位置決めされる単一の径方向内側配設のベーン（翼板状の突出部）と、２つの部分的内部円筒面の末端（遠位端）に位置決めされる２つの径方向内側配設のハーフベーン（半分に割った形に形成されたベーン（半分形状のベーン））とを含み、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリは、第１の静止ピストンアセンブリのハーフベーンのうちのひとつが第２の静止ピストンアセンブリのハーフベーンのうちのひとつに長手方向で隣接し、第１の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンが第２の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンに長手方向で隣接する状態で配設され、単一のベーン及びハーフベーンのそれぞれは、内側に配設される周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面と、第２の周囲横方向面とを有し、少なくとも２つの連続シール溝であって、前記シール溝のそれぞれは、単一のベーンの周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面と、ハーフベーンのうちのひとつの周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面とに沿った通路状に配設される、連続シール溝と、少なくとも２つの連続シール溝のそれぞれに配設される連続シールとを含む。油圧ブロッキングアクチュエータは、ハウジングのボアに受容されるようになされたロータも含む。
【００１０】
それぞれの実施には以下の特徴のいくつか、あるいはすべてが含まれてもよく、さもなければ全く含まれなくてもよい。ロータは、第１の端部セクションと、第２の端部セクションと、第１の端部セクションと第２の端部セクションとの間に配設される中間セクションとを含み、前記第１及び第２の端部セクションは、ロータの軸線を中心として形成され、ハウジングのボアに受けられるようになされる直径を有し、前記中間セクションは、端部セクションの直径よりも小さい径方向直径を有するロータの軸線を中心として形成される第１の直径を有し、前記中間セクションは更に、対向する凹部の対としてロータの軸線を中心として第１の直径内に形成される第２の直径を含んでもよい。凹部は実質的に４分の１の区画であってもよい。単一の径方向のベーンは、単一のベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される連続シールの一部がロータの第１の直径と接触できるように、２つの部分的内部円筒面から内側垂直距離を延在してもよく、ハーフベーンは、ハーフベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される連続シールの一部がロータの第２の直径と接触できるように、２つの部分的円筒面から内側垂直距離を延在してもよい。アクチュエータは更に、第１及び第２の端部ベアリングアセンブリを含んでもよく、各アセンブリは、ロータの出力軸部を受けるようになされる軸ボアを有し、前記第１及び第２の端部ベアリングアセンブリのそれぞれは、ハウジングの各それぞれの端部ボア部を封止するようになされる。第１の静止ピストンアセンブリの横方向面及び第２の静止ピストンアセンブリの横方向面上の連続シール溝に配設される連続シールの一部は、ロータの第１及び第２の端部の内面に封止接触してもよい。第１の静止ピストンアセンブリの単一のベーンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリの単一のベーンアセンブリは、ステータハウジングの中間ボア部の内側で互いに反対側に配設されてもよい。２つの隣接するハーフベーンアセンブリは、ステータハウジングの中間ボア部の内側で２つの他の隣接するハーフベーンアセンブリと対向して配設されてもよい。第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリ、及びロータは、４つの圧力チャンバを画成してもよい。対向する圧力チャンバの表面積は、ロータがハウジング内部で回転する際に、等しい表面積であってよい。出力軸は、ロータリ弁ステム又は飛行面 (flight surface) に接続するよう構成されてもよい。ステータハウジングはバルブハウジングへの接続に適応してもよい。連続シールは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、Ｑ−リング、Ｄ−リング、付勢シール、又はそれらの組み合わせ、及び／又は、シールのいずれか他の適切な形態であってもよい。第１の対向する圧力チャンバ対は、外部圧力源に接続されるようになされてもよく、第２の対向する圧力チャンバ対は、第２の外部圧力源に接続されるようになされてもよい。
【００１１】
第４の態様において、回転作動の方法はロータリ・アクチュエータを提供する工程を含み、ロータリ・アクチュエータは、貫通して軸方向に配設される長手方向のボアを有するステータハウジングを含み、このボアは、第１の端部ボア部と、第２の端部ボア部と、第１の端部ボア部と第２の端部ボア部との間に配設される少なくともひとつの中間ボア部を有し、ロータリ・アクチュエータは、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリを含み、各静止ピストンアセンブリは、静止ピストンハウジングの中間ボア部の円筒形内壁と接触するようになされる長手方向半円筒形外周面を有する。各静止ピストンアセンブリは：２つの部分的内部円筒面と、２つの部分的内部円筒面間に位置決めされる単一の径方向内側配設ベーンと、２つの部分的内部円筒面の末端に位置決めされる２つの径方向内側配設のハーフベーンとを含み、第１の静止ピストンアセンブリ及び第２の静止ピストンアセンブリは、第１の静止ピストンアセンブリのハーフベーンのうちのひとつが第２の静止ピストンアセンブリのハーフベーンのうちのひとつに長手方向に隣接し、第１の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンが第２の静止ピストンアセンブリの他のハーフベーンに長手方向に隣接する状態で中間ボア部に配設され、単一のベーン及びハーフベーンのそれぞれは、内側に配設される周囲長手方向面と、第１の周囲横方向面と、第２の周囲横方向面とを有し、少なくとも２つの連続シール溝であって、前記シール溝のそれぞれは、単一のベーンの周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面と、ハーフベーンのうちのひとつの周囲長手方向面及び第１及び第２の周囲横方向面とに沿った通路状に配設される、連続シール溝と、少なくとも２つの連続シール溝のそれぞれに配設される連続シールとを含む。ロータは、第１の端部セクションと、第２の端部セクションと、前記第１の端部セクションと前記第２の端部セクションとの間に配設される中間セクションとを含み、前記第１及び第２の端部セクションは、ロータの軸線を中心として形成され、ハウジングの長手方向ボア部に受容されるようになされた直径を有し、ロータの前記中間セクションは、端部セクションの直径よりも小さい径方向直径を有するロータの軸線を中心として形成される第１の直径を有し、前記中間セクションは更に、対向する一対の、ロータの中間セクション上に、第１、第２、第３、及び第４の長手方向面を画成（定め形成）する第１の直径及び前記第２の直径の出会い部として、ロータの軸線を中心として第１の直径内に形成される第２の直径を含む。アクチュエータは、第１及び第２の端部アセンブリを含み、各端部アセンブリは、ロータの出力軸部を受容するようになされた軸ボアを有し、前記第１及び第２の端部アセンブリのそれぞれは、ハウジングの端部ボア部のひとつを封止するようになされる。第１の回転流体は、第１の圧力で提供され、ロータの中間セクション上の第１及び第２の長手方向面と接触する。第２の回転流体は、第１の圧力よりも低い第２の圧力で提供され、ロータの中間セクション上の第３及び第４の長手方向面と接触する。第１及び第２の長手方向面は対向し、第３及び第４の長手方向面は対向する。ロータは第１の回転方向に回転される。
【００１２】
それぞれの実施には以下の特徴のいくつか、あるいはすべてが含まれてもよく、さもなければ全く含まれなくてもよい。単一の径方向のベーンは、単一のベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される連続シールの一部がロータの第１の直径に接触できるように、２つの部分的内部円筒面から内側垂直距離を延在してもよく、ハーフベーンは、ハーフベーンの長手方向面における連続シール溝に配設される連続シールの一部がロータの第２の直径に接触できるように、２つの部分的円筒面から内側垂直距離を延在してもよい。この方法は、ロータの中間セクションの長手方向面のうちの第１の長手方向面を静止ピストンアセンブリの単一のベーンのうちのひとつと接触させる工程によって、ロータの回転を停止させる工程を含んでもよい。この方法は、第２の圧力が第１の圧力より高くなるまで、第２の圧力を高め、第１の圧力を下げ、第１の回転方向とは反対の方向にロータアセンブリを回転させる工程を含んでもよい。この方法は、ロータの中間セクションの長手方向面のうちの第２のものを静止ピストンアセンブリの単一のベーンのうちのひとつと接触させる工程によって、反対の方向におけるロータの回転を停止させる工程を備えてもよい。第１及び第２の静止ピストンアセンブリの内側配設のベーンは、第１及び第２の回転流体を、第１の対向するチャンバ対及び第２の対向するチャンバ対に隔離、分離してもよく、この方法はまた、第１の圧力の第１の回転流体を第１の対向するチャンバ対に提供する工程と、第２の圧力の第２の回転流体を第２の対向するチャンバ対に提供する工程を含んでもよい。第１の横方向周囲面は、それを貫通して形成される第１の流体ポートを含んでもよく、第２の横方向周囲面は、それを貫通して形成される第２の流体ポートを含み、第１の回転流体を第１の圧力で提供する工程は、第１の回転流体を第１の流体ポートを介して提供する工程を含んでもよく、第２の回転流体を第２の圧力で提供する工程は、第２の回転流体を第２の流体ポートを介して提供する工程を含んでもよい。
【００１３】
本明細書中で説明する装置及び技法は、ひとつ以上の以下の利点を提供できる。ロータリ・アクチュエータの従来技術の設計において、コーナ・シールは、圧力チャンバ間の流体洩れの一般的なソースであり得る。更に、従来技術のロータリ・アクチュエータハウジングは往々にして、封止しなければならない、継目を有するひとつ以上の分割ケーシングセグメントから組立てられる。洩れは、これらのハウジングシールから生じる可能性がある。ベーン間の洩れも、従来技術のロータリ・アクチュエータにおいて生じる可能性がある。これらの様式のいずれでも作動流体の洩れは、油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータの性能、温度管理、ポンプサイズ、及び信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。ひとつ以上の実施の詳細を、添付図面及び以下の説明において述べる。他の特徴及び利点は、説明及び図面から、そして、特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、従来技術の油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータの一例の断面図である。
【図２】図２は、従来技術の油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータの一例の断面図である。
【００１５】
【図３Ａ】図３Ａは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の端面図である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図及び端面図である。
【図３Ｉ】図３Ｉは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｊ】図３Ｊは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の端面図である。
【図３Ｋ】図３Ｋは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｌ】図３Ｌは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の端面図である。
【図３Ｍ】図３Ｍは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の端面図である。
【図３Ｎ】図３Ｎは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の端面図である。
【図３Ｏ】図３Ｏは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の端面図である。
【図３Ｐ】図３Ｐは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｑ】図３Ｑは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｒ】図３Ｒは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｓ】図３Ｓは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｔ】図３Ｔは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【図３Ｕ】図３Ｕは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータの第１の実施の斜視図である。
【００１６】
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施例であるロータリ・アクチュエータのロータリ・ピストン及びロータの分解端面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施例であるロータリ・アクチュエータのロータリ・ピストン及びロータの組立端面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第１の実施例であるロータリ・アクチュエータのロータリ・ピストン及びロータの分解斜視図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、第１の実施例であるロータリ・アクチュエータのロータリ・ピストン及びロータの組立斜視図である。
【００１７】
【図５Ａ】図５Ａは、一つの動作位置にある第１の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、一つの動作位置にある第１の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、一つの動作位置にある第１の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、一つの動作位置にある第１の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【００１８】
【図６】図６は、第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの斜視図である。
【００１９】
【図７】図７は、第２の実施例であるロータリ・アクチュエータのロータリ・アクチュエータ・インサートアセンブリの分解図である。
【００２０】
【図８】図８は、第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの側面断面図である。
【００２１】
【図９】図９は、ロータの無い第２の実施例のロータリ・アクチュエータの端部断面図である。
【００２２】
【図１０】図１０は、ロータを有する第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの端部断面図である。
【００２３】
【図１１Ａ】図１１Ａは、一つの動作位置にある第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、一つの動作位置にある第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、一つの動作位置にある第２の実施例であるロータリ・アクチュエータの断面図である。
【００２４】
【図１２】図１２は、連続するロータリ・ピストン・シールを有する油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータを回転させるための、実施例であるプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ここでは、連続するロータリ・ピストン・シールを有する油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータの実施例について述べる。概して、ロータアセンブリとステータハウジングとの間に、連続するロータリ・ピストン・シールを用いることによって、コーナ・シールを用いずに済ますことができる。コーナ・シールは、機械的性能の低下、温度管理問題、ポンプサイズ要件の増大、及び信頼性低下等の望ましくない効果を伴う可能性がある。
【００２６】
図１及び図２は、従来技術の油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ１０の一例の断面図である。ロータリ・アクチュエータ装置１０は、ステータハウジングアセンブリ１２と、全体を符号１４で示す密封アセンブリとを含む。各アセンブリ１２及び１４の詳細を以下に述べる。
【００２７】
ハウジングアセンブリ１２は円筒ボア１８を含む。図１が示すように、円筒ボア１８は、円筒ロータ２０を囲むチャンバである。また図１で示すように、ロータ２０は、第１のロータ・ベーン５７ａ、第２のロータ・ベーン５７ｂ、及び中心にある円筒ハブ５９から成る機械加工された円筒コンポーネントである。実施によっては、第１及び第２のロータ・ベーン５７ａ、５７ｂの直径及び長さは、円筒ボア１８の直径及び深さと同等である。
【００２８】
ロータ２０は、ステータハウジングアセンブリ１２に対して時計回り及び反時計回りの両方向に約５０°乃至６０°回転することができる。ステータハウジング１２は、貫通ボア１８の内部に第１の部材３２及び第２の部材３４を含む。部材３２及び３４は、ロータ２０のストップ（止め部）として作用し、ロータ２０のそれ以上の回転運動を阻止する。部材３２及び３４の外側面４０の集合が、ロータ２０に対するストップを提供している。
【００２９】
第１及び第２のベーン５７ａ及び５７ｂは溝部５６を含む。図２に示すように、各溝部５６は、ボア１８の壁部と接触するように構成される１つ以上のシール５８を含む。第１及び第２の部材３２及び３４は溝部６０を含む。各溝部６０は、円筒ロータ２０と接触するように構成された１つ以上のシール６２を含む。ステータハウジングアセンブリ１２も、コーナ・シール７５を収容するように形成された溝部７４を含む。
【００３０】
図１に示すように、シール５８及び６２並びにコーナ・シール７５は、ロータ２０を挟んで互いの径方向反対側に位置決めされた一対の圧力チャンバ６６と、ロータ２０を挟んで互いに径方向反対側に位置決めされた一対の対向する圧力チャンバ６８とを画成する。使用時、流体は、流体ポート７０を通って圧力チャンバ６６に導入され、又はそこから除去され、流体は、流体ポート７２を通って圧力チャンバ６８から、その反対に流れる。
【００３１】
圧力チャンバ６６と圧力チャンバ６８との間に流体圧力差を生じることによって、ロータ２０は付勢されて、ステータハウジングアセンブリ１２に対して時計回り又は反時計回りに回転できる。かかる設計において、コーナ・シール７５は、圧力チャンバ６６と６８との間の共通の流体洩れ源となり得る。ベーン間の洩れも、油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ１０の性能、温度管理、ポンプサイズ決め、及び信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３２】
図３Ａ乃至図３Ｕは、様々な組立段階中の、実施例であるロータリ・アクチュエータ１０００の第１の実施の斜視図及び端部断面図である。概して、ロータリ・アクチュエータは、実質的に一定のトルクを維持でき、しかもスペースを節約できる、ヒンジ線配置（hingeline arrangement）を通じて油圧動力 (hydraulic power) を直接に操縦面へ印加できるという理由で望ましいが、多くのロータリ・アクチュエータは、内部圧力チャンバと共に外部ケーシング（ハウジング）を形成するよう２つ以上の区画を組立てることによって生成される圧力チャンバを有している。リニア・アクチュエータは、単一の部材から形成された外部ケーシング（ハウジング）を有し、それによって洩れを最小にできるシームレス圧力チャンバ(seamless pressure chamber) を有することができるという理由で望ましい。このシームレス圧力チャンバは、油圧動力効率を向上することができ、作動流体源を閉塞することによって位置を維持する能力を提供できる。しかし、リニア・アクチュエータは、操縦面のヒンジ線に取り付けられて直線運動を回転運動に変換するクランクレバーを要する。油圧動力効率は、出力トルクが回転角の正弦関数として変化するため、この編成では損なわれてしまう。リニア・アクチュエータの中心線は概して、かかるヒンジ線に対して垂直に収められている。リニア・アクチュエータは、概して、クランクレバーに取り付ける何らかの手段を必要とし、この点は、概して、それらの適用が、ロータリ・アクチュエータに比べて、より多くのスペースを占めることを意味する。
【００３３】
概して、シームレスケーシングを有するアクチュエータ１０００は、ロータリ・アクチュエータの一般的な機械的構成を有するリニア・アクチュエータと通常に関連するシール能力を提供する。ロータリ・アクチュエータ１０００のコンポーネント（構成部品）の寸法形状を利用することにより、リニア・アクチュエータと通常に関連するシール能力を持つ様々なロータリ・アクチュエータを得ることができる。アクチュエータ１０００の設計では、２つの連続シームレス面の間に跨る連続シールが実施される。概して、このシームレスケーシングは、油圧ポート (hydraulic port) が閉塞されて、選択された位置を実質的にロックし、かつ保持することができるロータリ・アクチュエータの構築を可能にする。一定の出力トルクは、ロータリ・ピストンの軸方向垂直面へ作動圧力を印加することにより生成できる。
【００３４】
図３Ａを参照すると、アクチュエータ１０００は、分解され組立てられていない状態で示されている。アクチュエータ１０００は、ハウジング１００２、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの集合、連続シール１００６ａ〜１００６ｄの集合及びロータ１００８を含む。実施の形態によっては、ロータリ・アクチュエータ１０００の長さと直径は、アクチュエータ１０００から要求される出力負荷によってその大きさを決められる。この実施例で示すアクチュエータ１０００は４つのロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄを有するが、実施の形態によっては、負荷出力は、ロータ１００８の軸線を中心とするいずれか他の適切な数のロータリ・ピストンを用いて調整されてもよい。アクチュエータ１０００は、一対の回転ブッシュ１０１０ａ〜１０１０ｂ、複数対の回転シール１０１２ａ〜１０１２ｂ、１０１４ａ〜１０１４ｂ及び１０１６ａ〜１０１６ｂ、一対の端部アセンブリ１０１８ａ〜１０１８ｂ並びに締着具１０２０の集合体を含む。
【００３５】
概して、アクチュエータ１０００は、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄとハウジング１００２との間に供給される流体圧力に対応することによって、回転運動をロータ１００８に伝えるロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの集合を含む。ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは別々の部品であるのでハウジング１００２中への組付けが可能である。ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄのそれぞれは、ハウジング１００２内でポケットの内側に中断されずに乗る連続シール１００６ａ〜１００６ｄのうち対応するひとつを用いる。実施によっては、シール１００６ａ〜１００６ｄは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、Ｑ−リング、Ｄ−リング、付勢シール、又はそれらの組み合わせ、及び／又は、いずれか他の適切な形態のシールであってもよい。ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは、適切な間隔でもって、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄからロータ１００８へ負荷を伝達するようにロータ１００８へ締結される。ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄに作用する作動圧力により生じる径方向力は、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄをロータ１００８へ着座させて相対位置を維持するように働く。装着された状態で、すべてのロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは、すべてを互いに実質的に同心とする同一軸線を中心に回転する。
【００３６】
ここで図３Ｂを参照すると、アクチュエータ１０００は、回転シール１０１２ａ〜１０１２ｂ、１０１４ａ〜１０１４ｂ、１０１６ａ〜１０１６ｂ及びブッシュ１０１０ａ〜１０１０ｂが、それらの各端部アセンブリ１０１８ａ〜１０１８ｂと共に組立てられた状態で示されている。図３Ｂは、また連続シール１００６ａ〜１００６ｄがそれらの対応するロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄに組立てられた状態のアクチュエータ１０００を示している。各ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは、その周囲に連続シール溝を含む。後続のアセンブリ段階の説明で検討するように、連続シール溝の寸法形状及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの組立位置により、連続シールがハウジング１００２の内面に接触することになる。
【００３７】
図３Ｃは、ロータリ・ピストン１００４ａがハウジング１００２の第１の端部に形成された開口部１０２２ａを通ってハウジング１００２へ部分的に挿入された状態のアクチュエータ１０００を示す。図３Ｄは、ロータリ・ピストン１００４ａがハウジング１００２へ完全に挿入された状態のアクチュエータ１０００を示す。
【００３８】
ここで図３Ｅは、ロータリ・ピストン１００４ｂが、開口部１０２２ａを通るハウジング１００２への挿入に備えて配向された状態にあるアクチュエータ１０００を示し、図３Ｆは、ロータリ・ピストン１００４ｂが図３Ｅに示す配向のままハウジング１００２へ完全に挿入された状態のアクチュエータ１０００を示している。
【００３９】
図３Ｇは、ハウジング１００２並びにロータリ・ピストン１００４ａ及び１００４ｂの断面図である。この図から、ハウジングは、第１の半円筒面１０２４及び第２の半円筒面１０２６を含むことが分かる。面１０２４及び１０２６は、ハウジング１００２の軸線に沿って配向されている。第２の面１０２６は、第１の面１０２４よりも大きい直径を有して形成され、両方とも、開口部１０２２ａ及びハウジング１００２の第２の端部に形成される開口部１０２２ｂよりも大きい直径を有する。第１及び第２の面１０２４及び１０２６の直径差により、ハウジング１００２内部の２つの圧力キャビティ１０２８ａ及び１０２８ｂが提供される。
【００４０】
概して、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの、ハウジング１００２への組付けには、ハウジング１００２の外側から、開口部１０２２ａ〜１０２２ｂの一方を通過してハウジング１００２内を通るように、ロータリ・ピストン１００４ｂ等のロータリ・ピストンのうちのひとつを配向することが含まれる。ロータリ・ピストン１００４ｂがハウジング１００２へ完全に挿入されると、ロータリ・ピストン１００４は、第１の面１０２４と圧力キャビティ１０２８ａ〜１０２８ｂとで形成される内部空間内で回転できる。ロータリ・ピストン１００４ｂを図３Ｇに示す位置に位置決めすることによって、連続シール１００６ｂは、第１の面１０２４、第２の面１０２６、内部端面１０３０ｂ、及び対向する内部端面１０３０ａ（図３Ｇの断面図では不図示）とシームレスに封止接触する。実施の形態によっては、内面１０２４、１０２６、１０３０ａ、及び１０３０ｂ等の面とシームレスに接触する連続シール１００６ａ〜１００６ｄを用いることにより、いくつかのロータリ・アクチュエータに対するケーシング（ハウジング）に概して付随する洩れを実質的に解消できる一方、リニア・アクチュエータに概して付随する機械的完全性及び遮断能力も提供できる。
【００４１】
ここで図３Ｈを参照すると、アクチュエータ１０００は、ロータリ・ピストン１００４ｃが開口部１０２２ａを通るハウジング１００２への挿入に備えて配向された状態で示されており、図３Ｉは、ロータリ・ピストン１００４ｃが図３Ｈに示す配向のままハウジング１００２へ完全に挿入された状態のアクチュエータ１０００を示している。
【００４２】
図３Ｊは、ハウジング１００２及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｃの断面図である。図示の実施例において、ロータリ・ピストン１００４ｃは、実質的にその組付け位置で示されており、開口部１０２２ａを通って挿入され、連続シール１００６ｃを第１の面１０２４、第２の面１０２６、内部端面１０３０ｂ、及び対向する内部端面１０３０ａ（不図示）とシームレスに封止接触させるようハウジング１００２の内側で一旦、配向し直されている。
【００４３】
ここで図３Ｋを参照すると、アクチュエータ１０００は、ロータリ・ピストン１００４ｄが開口部１０２２ａを通るハウジング１００２への挿入に備えて配向された状態で示されている。
【００４４】
図３Ｌ乃至図３Ｏは、ロータリ・ピストン１００４ｄの、ハウジング１００２への組付けにおける実施例としての４つの段階を示す、ハウジング１００２及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの断面図である。図３Ｌ乃至図３Ｏはロータリ・ピストン１００４ｄの組付けを示しているが、他のロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｃの組付けも同様の方法で行うことができる。図３Ｌにおいて、ロータリ・ピストン１００４ｄは、開口部１０２２ａを介して挿入された図３Ｋに示す位置及び配向で示されている。ここで図３Ｍを参照すると、ロータリ・ピストン１００４ｄが完全にハウジング１００２の内部に入れられると、ロータリ・ピストン１００４ｄは、ロータリ・ピストン１００４ｄとハウジング１００２との軸線に垂直に直線移動されて、圧力チャンバ１０２８ｂの一角を占め、圧力チャンバ１０２８ｂの第２の面１０２６に接触する。
【００４５】
ここで図３Ｎを参照すると、ロータリ・ピストン１００４ｄは、図３Ｍに示す位置から反時計回りに限定的に回転された状態で示されている。ロータリ・ピストン１００４ｄは、ロータリ・ピストン１００４ｄが圧力チャンバ１０２８ｂの第２の面１０２６に接触する点を実質的に中心にして回転される。このような位置取りと回転により、ロータリ・ピストン１００４ｄは干渉することなく枢動してロータリ・ピストン１００４ａを通り過ぎるのに十分なスペースが与えられ、結果として、図３Ｏに示す構成が得られる。
【００４６】
図３Ｏは、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄが組付けられた構成のアクチュエータ１０００を示す。図示の構成において、ロータリ・ピストン１００４ｄは、連続シール１００６ｄを第１の面１０２４、第２の面１０２６、内部端面１０３０ｂ、及び対向する内部端面１０３０ａ（不図示）とシームレスに封止接触させるようハウジング１００２の内側で反時計回りに更に回転されている。ハウジング１００２、開口部１０２２ａ〜１０２２ｂ、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄ、第１の面１０２４、第２の面１０２６、及び圧力チャンバ１０２８ａ〜１０２８ｂの構成及び寸法は、開口部１０２２ａ及び／又は１０２２ｂを介するロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄのハウジング１００２への組付けを可能にしている。このようなアセンブリは、図３Ｏが示すように、連続シール１００６ａ〜１００６ｄが落ち着くことのできるシームレス面を提供する。
【００４７】
図３Ｐは、ハウジング１００２及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄが図３Ｏに示す（図３Ｐに一部示す）ように組立てられ、ロータ１００８がハウジング１００２への組付けのために位置決めされた状態にあるアクチュエータ１０００を示す。図３Ｑは、ハウジング１００２及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄ（不図示）に一部を組付けられたロータ１００８を示す。図４Ａ乃至図４Ｄの説明でより詳細に説明するように、ロータ１００８を開口部１０２２ａに通してロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄへ組付ける。
【００４８】
図３Ｒは、ロータ１００８がハウジング１００２へ組付けられ、端部アセンブリ１０１８ａ〜１０１８ｂがハウジング１００２への組付け位置にある状態のアクチュエータ１０００を示す。図３Ｓは、端部アセンブリ１０１８ａがハウジング１００２に組付けられた状態にあるアクチュエータ１０００を示す。アセンブリ１０１８ｂは、ハウジング１００２の対向端部へ同様に組付けられる。図３Ｔは、端部アセンブリ１０１８ａが締着具１０２０によってハウジングに固定された状態にあるアクチュエータ１０００を示す。図３Ｕはアクチュエータ１０００の別の斜視図であり、端部アセンブリ１０１８ｂが締着具１０２０によってハウジング１００２に組付けられ固定された状態を示す。
【００４９】
図４Ａ乃至図４Ｄは、ロータアセンブリ１１００の分解及び組立斜視図並びに端面図である。ロータアセンブリは、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄ及びロータ１００８を含む。ここで図４Ａ及び４Ｃを参照すると、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは分解図で示されている。ロータ１００８は、ロータ１００８の長さに沿って延びるギヤ歯１１０２の集合を含む。ギヤ歯１１０２の集合は、ロータ１００８の軸線を中心として径方向に配置されている。ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは、ロータ１００８が図４Ｂ及び４Ｄに示すようにロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄに組立てられたとき歯１１０２を受け入れるよう形成された、スロット１１０４の集合を含む。
【００５０】
図４Ｂ及び４Ｄは、組立てた状態のロータアセンブリ１１００のロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄ及びロータ１００８を示す。ロータアセンブリ１１００と、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄの組立て構成（例えば、図３Ｏに示す構成）は、溝部１１０４の実質的な軌道配置を形成する。スロット１１０４は、組立て（例えば図３Ｑ）中にロータ１００８の歯１１０２を摺動可能に受け入れるように構成されている。そのような構成により、開口部１０２２ａ又は１０２２ｂを介する、ロータ１００８とロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄとの組立てが可能となる。
【００５１】
ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄはそれぞれ、長手方向に延在する伸長ベーン１１０６を含む。伸長ベーン１１０６は、実質的に第１の面１０２４の直径における、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄから、第２の面１０２６まで延在するように構成される。したがって、伸長ベーン１１０６は、圧力チャンバ１０２８ａ〜１０２８ｂに延在して、連続シール１００６ａ〜１００６ｄを第２の面１０２６に封止接触させる。
【００５２】
伸長ベーン１１０６は、背中合わせの構成で組立てられ、隣接する対の伸長ベーンが、一対の対向するロータリ・ピストンアセンブリ１１０８を形成する。組立て構成において、ロータ１００８の歯１１０２は、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄに印加される流体（例えば液体）の力がロータ１００８に伝達され、ロータを回転させることができるように、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄのスロット１１０４に係合する。
【００５３】
図５Ａ乃至図５Ｄは、ロータアセンブリ１１００が様々な動作位置をとる、実施例であるロータリ・アクチュエータ１０００の断面図である。図５Ａを参照すると、アクチュエータ１０００は、ロータアセンブリ１１００がハウジング１００２に対して時計回りいっぱいの位置にある状態を示す。一対の対向するロータリ・ピストンアセンブリ１１０８は、ロータ１００８を中心として径方向に配設されている。
【００５４】
連続シール１００６ａ〜１００６ｄは、圧力チャンバ１０２８ａ及び１０２８ｂ内の第２の面１０２６と、第１の面１０２４とに接触することにより、対向する一対の封止されたシームレス圧力チャンバ１２０２ａと、対向する一対の封止されたシームレス圧力チャンバ１２０２ｂとを形成する。実施によっては、対向する圧力チャンバ同士は流体連通して、対向する圧力チャンバ対内の流体圧力を平衡させてもよい。実施によっては、ロータ１００８がハウジング１００２内で回転するとき、対向する圧力チャンバは、等しい表面積を有するものとすることができる。
【００５５】
ステータハウジングアセンブリ１００２とロータアセンブリ１１００とによって画成される対向圧力チャンバ１２０２ａ及び１２０２ｂは、ロータアセンブリ１１００がハウジング１００２内で回転するとき、実質的に等しい表面積を有する。実施によっては、等しい対向チャンバのこのような構成は、ロータアセンブリ１１００に平衡のとれたトルクを供給する。
【００５６】
図５Ａに示す構成において、ロータアセンブリ１１００は時計回りいっぱいの位置にあり、ここで、ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８は、第１及び第２の面１０２４及び１０２６の出会い部に形成されるハードストップ１２０４に接触している。加圧流体（例えば作動油）を、圧力チャンバ１２０２ａと流体連通する流体ポート１２１０に与えることができる。同様に、加圧流体を、圧力チャンバ１２０２ｂと流体連通する流体ポート１２１２に与えることができる。実施によっては、対向する圧力チャンバ１２０２ａは、流体ポート１２１０を介して外部圧力源に接続されるようになされてもよく、対向する圧力チャンバ１２０２ｂは、流体ポート１２１２を介して第２の外部圧力源に接続されるようになされてもよい。実施によっては、第１の外部圧力源は、ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８の第１の側面対に接触するように第１の圧力で回転流体（例えば作動油）を供給してもよく、第２の外部圧力源は、ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８の第２の側面対に接触するように第２の圧力で回転流体を供給してもよい。
【００５７】
ここで図５Ｂを参照すると、流体が流体ポート１２１０を通して加えられると、ロータアセンブリ１１００は、ハウジング１００２に対して反時計回りに付勢される。ロータアセンブリ１１００が回転するにつれて、ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８は、第２の面１０２６に沿って連続シール１００６ａ〜１００６ｄを掃過する（面をなでるように動かす）一方で、ロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄは、第１の面１０２４に沿って連続シール１００６ａ〜１００６ｄを掃過する。ロータアセンブリ１１００の回転によって追われた圧力チャンバ１２０２ｂ内の流体は、流体ポート１２１２と流体連通する流体ポート（不図示）を通って流出する。
【００５８】
ここで図５Ｃを参照すると、流体が更に圧力チャンバ１２０２ａを満たすにつれて、ロータアセンブリ１１００は反時計回りに回転し続ける。最終的に、図５Ｄに示すように、ロータアセンブリ１１００は、ハウジング１００２に対する反時計回り終点位置に到達できる。ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８が、第１及び第２の面１０２４及び１０２６の出会い部に形成されるハードストップ１２０６に接触した時に、ロータアセンブリ１１００の反時計回りの回転は停止する。
【００５９】
図６は、第２の実施例であるロータリ・アクチュエータ１３００の斜視図である。ロータリ・アクチュエータ１３００は、ステータハウジング１３０２、ロータ１３０４、及び静止ロータリ・ピストンアセンブリ（この図では見えない）を含む。ロータ１３０４と静止ロータリ・ピストンアセンブリとの構成は、図７乃至図１０の説明で更に検討する。
【００６０】
ステータハウジング１３０２は概して、中央ボア１３０６を有するシリンダとして形成される。ロータ１３０４及び静止ロータリ・ピストンアセンブリは、インサートアセンブリ１４００として組立てられ、インサートアセンブリ１４００は次いで、インサートアセンブリ１４００をステータハウジング端部１３０８ａ又はステータハウジング端部１３０８ｂから貫通ボア１３０６へ挿入することによって、ステータハウジング１３０２と組立てられる。インサートアセンブリ１４００は、ブッシュアセンブリ１３１０ａ及び１３１０ｂをステータハウジング１３０２に組付けることによってステータハウジング１３０２内に固定される。図示の実施例において、ブッシュアセンブリ１３１０ａ、１３１０ｂは、ブッシュアセンブリ１３１０ａ、１３１０ｂを螺合して受けるよう貫通ボア１３０６内に形成したねじ（不図示）に係合するねじ（不図示）を含む。
【００６１】
ステータハウジング１３０２は流体ポート１３１２の集合も含む。流体ポート１３１２は、ステータハウジング１３０２の本体を通って形成された流体通路（不図示）と流体連通する。流体通路については図１１Ａ乃至図１１Ｃの説明で検討する。
【００６２】
図７は、実施例であるロータリ・アクチュエータ・インサートアセンブリ１４００の分解図である。概して、インサートアセンブリ１４００は、ステータハウジング１３０２の貫通ボア１３０６に挿入され、ブッシュアセンブリ１３１０ａ、１３１０ｂによって固定されるものとして、図６の説明において検討したロータ１３０４及び静止ロータリ・ピストン１４０４ａ、１４０４ｂを含む。
【００６３】
インサートアセンブリ１４００は、ロータ１３０４、静止ピストン１４０４ａ、及び静止ピストン１４０４ｂを含む。ロータ１３０４は、端部セクション１３５０、第１の直径（直径セクション）１４２２、及び第２の直径（直径セクション）１４２４を含む。端部セクション１３５０は、貫通ボア１３０６の直径と実質的に同等だが、それよりも小さい直径を有し、ロータ１３０４の軸線を中心として形成される。第２の直径１４２４は、端部セクション１３５０の直径よりも小さい径方向直径を有し、ロータ１３０４の軸線を中心として形成される。第１の直径１４２２は、一対の実質的に４分の１の扇形の凹部としてロータ１３０４の軸線を中心として形成され、第１の直径１４２２の径方向直径は第２の直径１４２４の直径よりも小さい。
【００６４】
静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂのそれぞれは、連続シール１４０８を受ける２つの連続シール溝１４０６を含む。静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂは、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂが、組立てられる場合、ボア１３０６内部のスペースを実質的に占有するように、図示の実施例において、ボア１３０６の径と略同じ外径を有する実質的に半分の扇形として形成される。静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂの軸方向長さは、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂが、端部セクション１３５０間でロータ１３０４の軸方向長さを実質的に埋めて、連続シール溝１４０６内に置かれる連続シール１４０８の区画を端部セクション１３５０の内面に封止接触させるように選択される。
【００６５】
静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂのそれぞれは、５つの一次内面、２つの内壁１４２０、内側ベーン１３５２、及び２つの外側ベーン１３５４を含む。内壁１４２０は、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂの外側円筒面と同心の内側円筒面を形成する。各内壁１４２０は、内壁１４２０に対して垂直に径方向内側へ延在する内側ベーン１３５２によって遮られる。内壁１４２０は、内壁１４２０に対して垂直に径方向内側に延在する外側ベーン１３５４によって、それらの半円筒形端部（末端）で終端を成す。
【００６６】
内側ベーン１３５２は、連続シール溝１４０６内に置かれる連続シール１４０８の区画がロータ１３０４の第１の直径１４２２に封止接触されるように、内壁１４２０から内側距離を延在している。外側ベーン１３５４は、連続シール溝１４０６内に置かれる連続シール１４０８の区画がロータ１３０４の第２の直径１４２４に封止接触されるように、内壁１４２０から内側距離を延在している。静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂの側面の連続シール溝１４０６内に配設される連続シール１４０８の一部は、端部セクション１３５０の内部側面と封止接触している。組立てられる場合、ロータ１３０４、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂ、及び連続シール１４０８は、４つの流体圧力チャンバを形成する。実施によっては、対向する流体チャンバ対は、ロータ１３０４がハウジング１３０２内部で回転する際に、等しい表面積を有することができる。実施によっては、対向する流体チャンバ対は、外部圧力源に接続されるようになされてもよく、第２の対向する流体チャンバ対は、第２の外部圧力源に接続されるようになされてもよい。これらのチャンバにつては、図１０の説明で更に説明する。
【００６７】
図８は、実施例であるロータリ・アクチュエータ１３００の側面断面図である。この図において、ロータ１３０４及び静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂはハウジング１３０２に組付けられて示されている。概して、連続シール１４０８は、連続シール溝１４０６内に配置され、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂは、端部セクション１３５０間でロータ１３０４に組付けられている。静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂ、及びロータ１３０４の組立体は、次に、ハウジング端部１３０８ａ、１３０８ｂのうちのひとつを通ってハウジング１３０２内に挿入され、ブッシュアセンブリ１３１０ａ及び１３１０ｂによって軸方向に保持される。
【００６８】
図９は、ロータ１３０４を図示していない、実施例であるロータリ・アクチュエータ１３００の端部断面図である。この図における断面は、ロータリ・アクチュエータ１３００の中央部分近傍の領域を通る。この図において、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂは、ハウジング１３０２のボア１３０６内部のそれらの組立て位置に示されている。連続シール１４０８は連続シール溝１４０６内に示されている。この図において、連続シール１４０８の断面は、内側ベーン１３５２及び外側ベーン１３５４に位置している。実施によっては、内側ベーン１３５２の貫通面の連続シール溝１４０６内に配設される連続シール１４０８の部分が、ロータ１３０４の第１の直径１４２２に接触するように、内側ベーン１３５２は、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂの２つの内部部分円筒面から内側垂直距離を延在してもよい。
【００６９】
図１０は、ロータ１３０４を有する、実施例であるロータリ・アクチュエータ１３００の端部断面図である。この図において、断面は、ロータリ・アクチュエータ１３００の近位端部セクション１３５０のすぐ内側の領域を通る。この図において、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂは、ハウジング１３０２のボア１３０６内部のそれらの組立位置に示されている。連続シール１４０８は連続シール溝１４０６内に示されている。この図において、連続シール１４０８の区画は、内側ベーン１３５２から、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂの近位端に沿って、外側ベーン１３５４へ延在して示されている。この間に、内側ベーン１３５２と外側ベーン１３５４では、それぞれロータ１３０４の第１の直径１４２２部分、及び第２の直径１４２４部分の表面に接触する。
【００７０】
この構成において、連続シール１４０８の軸方向部分はロータ１３０４に接触し、連続シール１４０８の端部部分は端部セクション１３５０の内面に接触する。ロータ１３０４、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂ、及び連続シール１４０８の組立体は、４つの圧力チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂ、１７０４ａ、及び１７０４ｂを形成する。対向する圧力チャンバ１７０２ａ及び１７０２ｂの対は流体ポート１７１２ａと流体連通し、対向する圧力チャンバ１７０４ａ及び１７０４ｂの対は第１の流体ポート１７１２ｂと流体連通している。実施によっては、流体ポート１７１２ａ及び１７１２ｂは、図６の流体ポート１３１２であってもよい。
【００７１】
図１１Ａ乃至図１１Ｃは、様々な動作位置にあるロータリ・アクチュエータ１３００の断面図である。図１１Ａを参照すると、ロータリ・アクチュエータ１３００は静止ピストン１４０４ａ及び１４０４ｂがハウジング１３０２に組付けられた状態で示されている。ロータ１３０４は静止ピストン１４０４ａ及び１４０４ｂと組立てられていて、両ピストンは実質的に反時計回りの回転限度、つまり反時計回りのハードストップ１８０２にある。
【００７２】
流体は、流体通路１８１２ｂを介して圧力チャンバ１７０４ａ、１７０４ｂと流体接続する流体ポート１７１２ｂへ加えられる。圧力チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂは、流体ポート１８１２ａを介して流体通路１７１２ａと流体接続される。
【００７３】
流体が流体ポート１７１２ｂへ加えられるにつれて、圧力チャンバ１７０４ａ、１７０４ｂ内の圧力は増加し、流体は、流体ポート１７１２ａを介して流体チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂから排出されてロータ１３０４を時計回りに回転させるよう付勢する。図１１Ｂは、ロータ１３０４が限定的に回転された位置にあるロータリ・アクチュエータ１３００を示す。流体が充填されて圧力チャンバ１７０４ａ、１７０４ｂを広げ、ロータ１３０４を回転させるよう付勢するにつれて、それに比例して圧力チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂは縮小する。圧力チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂを占有している流体は、流体ポート１８１２ａを介して追われて、流体ポート１７１２ａを出る。実施によっては、ロータ１３０４は、流体ポート１７１２ａ、１７１２ｂを閉塞することによって、実質的にいずれの回転位置に保持することができる。実施によっては、流体ポートは、油圧回路の流量制御弁によって同時に閉塞されてもよい。連続シールは流体チャンバ間の洩れを阻止する。
【００７４】
流体は流体ポート１７１２ｂに与え続けられるので、ロータ１３０４は、ロータ１３０４が実質的に時計回りの回転限度である時計回りハードストップ１８０４にぶつかるまで、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂに対して回転し続ける。ここで図１１Ｃを参照すると、ロータリ・アクチュエータ１３００は、ロータ１３０４が実質的な時計回り回転限度である時計回りハードストップ１８０４にある場合を示している。この回転プロセスは逆に、流体を流体ポート１７１２ａに与えて圧力チャンバ１７０２ａ、１７０２ｂを充填し、流体を流体ポート１７１２ｂを介して圧力チャンバ１７０４ａ、１７０４ｂから排出させてロータ１３０４を反時計回りに回転させるように付勢することができる。
【００７５】
図６乃至図１１Ｃにおいて、静止ピストン１４０４ａ、１４０４ｂを２つの部品として示したが、実施の形態によっては、３、４、５、又はそれ以上の静止ピストンを、対応して形成したロータと組み合わせて用いてもよい。
【００７６】
図１２は、油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ（例えば、図３Ａ乃至図５Ｄの第１の実施の形態の油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ１０００、及び図６Ａ乃至図１１Ｃの第２の実施の形態の油圧ブロッキング・ロータリ・アクチュエータ１３００）を回転させるための実施例であるプロセス１２００のフロー図である。第１の実施の形態についてより詳細には、ステップ（工程）１２１０において、ロータアセンブリ１１００、ロータ１００８、及びロータリ・ピストン１００４ａ〜１００４ｄが提供される。ロータアセンブリは、出力軸に接続するようになされるロータハブ（ロータの中心部材）（例えば、ロータハブ１００８、１３０４）を含み、さらにロータハブ上で径方向に配設される少なくとも２つの対向するロータリ・ピストンアセンブリ（例えば、ロータリ・ピストンアセンブリ１１０８）を有する。各ロータリ・ピストンアセンブリは、ロータの長手方向軸に対し実質的に垂直に配設される第１のベーン（例えば、伸長ベーン１１０６）と、シール溝部の内側に中断されずに乗る連続シール（例えば、シール１００６ａ〜１００６ｄ）のうちの対応するひとつとを含む。実施によっては、出力軸は、ロータリ弁ステムに接続するよう構成されてもよい。
【００７７】
ステップ１２２０において、ステータハウジング（例えばステータハウジング１００２）が提供される。ステータハウジングは、チャンバの外周に沿って径方向内側に配設されて対向する一対のアーチ状レッジ（例えばハードストップ１２０４）を含む中間チャンバ部分を有し、前記各レッジは、第１の終端部及び第２の終端部を有する。実施によっては、ステータハウジングを、バルブハウジングへの接続に適応させてもよい。
【００７８】
ステップ１２３０では、回転流体が第１の圧力で提供され、第１のベーンを第１の回転流体と接触させる。例えば、作動流体を、流体ポート１２１０を介してチャンバ１２０２ａへ与えてもよい。
【００７９】
ステップ１２４０では、回転流体が第１の圧力よりも低い第２の圧力で提供され、第２のベーンを第２の回転流体と接触させる。例えば、ロータアセンブリが時計回りに回転するとともに、流体チャンバ１２０２ａ内の流体が追われて、流体ポート１２１２を介して流出する。
【００８０】
ステップ１２５０では、ロータアセンブリは第１の回転方向に回転させられる。例えば、図５Ａ乃至図５Ｄは、反時計回りに回転させられているロータアセンブリ１１００を示す。
【００８１】
ステップ１２６０では、ロータアセンブリの回転は、第１のレッジの第１の終端部を第１のベーンと接触させ、第１のレッジの第２の終端部を第２のベーンと接触させることによって停止させられる。例えば、図５Ｄは、伸長ベーン１１０６がハードストップ１２０４と接触している状態のロータアセンブリ１１００を示す。
【００８２】
実施によっては、第２の圧力が第１の圧力より高くなるまで、第２の圧力を高め、第１の圧力を下げることによって、ロータアセンブリを第１の回転方向とは反対の方向に回転させることができる。実施によっては、反対方向へのロータアセンブリの回転は、第１のレッジの第１の終端部を第２のベーンと接触させ、第１のレッジの第２の終端部を第１のベーンと接触させることによって停止させることができる。
【００８３】
実施によっては、第１の終端部はそれを貫通して形成される第１の流体ポートを含んでもよく、第２の終端部はそれを貫通して形成される第２の流体ポートを含んでもよい。第１の圧力にある回転流体は第１の流体ポートを介して提供されてもよく、第２の圧力にある回転流体は第２の流体ポートを介して提供されてもよい。例えば、流体は、流体ポート１２１０で加えられて、ハードストップ１２０４に形成した流体ポート（不図示）を介してチャンバ１２０２ａに流されてもよい。同様に、流体は、流体ポート１２１２で加えられて、ハードストップ１２０４に形成した流体ポート（不図示）を介して流されてもよい。
【００８４】
第２の実施の形態に関して、ステップ１２１０において、ロータ１３０４が提供される。ロータ１３０４は、貫通ボア１３０６の直径と実質的に同等だが、それよりも小さい直径を有する、ロータ１３０４の軸を中心として形成される端部セクション１３５０を含む。第２の直径１４２４は、端部セクション１３５０の直径よりも小さい径方向直径を有し、ロータ１３０４の軸を中心として形成される。第１の直径１４２２は、一対の実質的に正反対の４分の１の扇形の凹部として軸を中心として形成され、第１の直径１４２２の径方向直径は第２の直径１４２４の直径よりも小さい。実施によっては、ロータ１３０４を、飛行操縦面のヒンジ線に接続するよう構成してもよい。
【００８５】
ステップ１２２０では、ステータハウジング（例えば、ステータハウジング１３０２）が提供される。ハウジング１３０２は概して、中央ボア１３０６を有するシリンダとして形成される。ロータ１３０４及び静止ピストンアセンブリ１４０４ａ−１４０４ｂは、ロータ１３０４及び静止ピストンアセンブリ１４０４ａ−１４０４ｂを貫通ボア１３０６にハウジング端部１３０８ａ又はハウジング端部１３０８ｂから挿入することによって、ハウジング１３０２に組付けられる。
【００８６】
ステップ１２３０において、回転流体は、第１の圧力で提供され、ロータ１３０４の第１の直径１４２２と第２の直径１４２４との間の高さの差によって生じる面積差に対して作用する間、静止ピストンの第１の内側ベーン側を第１の回転流体と接触させる。例えば、作動流体を、流体ポート１７１２ｂを介してチャンバ１７０４ａに与えてもよい。
【００８７】
ステップ１２４０では、回転流体は、第１の圧力よりも低い第２の圧力で提供され、ロータ１３０４の第１の直径１４２２と第２の直径１４２４との間の高さの差によって生じる面積差に対して作用する間、第２の静止ピストンの第２の内側ベーン側を第２の回転流体と接触させる。例えば、ロータ１３０４が時計回りに回転するとともに、流体チャンバ１７０２ａ内の流体が追われて、流体ポート１７１２ａを介して流出する。
【００８８】
ステップ１２５０では、ロータ１３０４が第１の回転方向に回転させられる。例えば、図１１Ａ乃至図１１Ｃは、時計回りに回転させられるロータ１３０４を示す。
【００８９】
ステップ１２６０では、ロータ１３０４の回転を、第２の直径１４２４の縁部を静止ピストンの内側ベーンと接触させることによって停止させる。例えば、図１１Ｃは、第２の直径１４２４の縁部がハードストップ１８０４と接触している状態にあるロータ１３０４を示す。
【００９０】
実施によっては、第２の圧力が第１の圧力より高くなるまで、第２の圧力を高め、第１の圧力を下げることによって、ロータを、第１の回転方向とは反対方向に回転させることができる。実施によっては、この反対方向へのロータの回転は、第２の直径１４２４の縁部を接触させ、ハードストップ１８０２を接触させることによって停止させることができる。
【００９１】
実施によっては、第１の終端部はそれを貫通して形成される第１の流体ポートを含んでもよく、第２の終端部はそれを貫通して形成される第２の流体ポートを含んでもよい。第１の圧力の回転流体は第１の流体ポートを介して提供されてもよく、第２の圧力の回転流体は第２の流体ポートを介して提供されてもよい。例えば、流体は、流体ポート１７１２ａで加えられて、ハードストップ１８０４に形成された流体ポートを介してチャンバ１７０２ａに流されてもよい。同様に、流体は、流体ポート１７１２ｂで加えられて、ハードストップ１８０２に形成された流体ポートを介して流されてもよい。
【００９２】
ここまで、いくつかの実施を詳細に説明したが、他の改変も可能である。従って、他の実施は付帯する特許請求項の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１０００  アクチュエータ
１００２  ハウジング
１００４ａ〜１００４ｄ  ロータリ・ピストン
１００６ａ〜１００６ｄ  連続シール
１００８  ロータ
１０１０ａ〜１０１０ｂ  回転ブッシュ
１０１２ａ〜１０１２ｂ  回転ブッシュ
１０１４ａ〜１０１４ｂ  回転ブッシュ
１０１６ａ〜１０１６ｂ、  回転ブッシュ
１０１８ａ〜１０１８ｂ  端部アセンブリ
１０２０  締着具
１００２ａ、１００２ｂ  開口部
１０２４  第１の半円筒面
１０２６  第２の半円筒面
１０２８ａ、１０２８ｂ  圧力キャビティ
１０３０ａ、１０３０ｂ  内部端面
１１００  ロータアセンブリ
１１０２  歯
１１０４  スロット
１１０６  伸長ベーン
１１０８  ロータリ・ピストンアセンブリ
１２０２ａ、１２０２ｂ  シームレス圧力チャンバ
１２０４、１２０６  ハードストップ
１２１０、１２１２  流体ポート
１３００  ロータリ・アクチュエータ１３００
１３０２  ステータハウジング
１３０４  ロータ
１３０６  中央ボア
１３０８ａ、１３０８ｂ  ステータハウジング端部
１３１０ａ、１３１０ｂ  ブッシュアセンブリ
１３１２  流体ポート
１３５０  端部セクション
１３５２  内側ベーン
１３５４  外側ベーン
１４００  インサートアセンブリ
１４００  ロータリ・アクチュエータ・インサートアセンブリ
１４０４ａ、１４０４ｂ  静止ロータリ・ピストン
１４０６  連続シール溝
１４０８  連続シール
１４２２  第１の直径
１４２４  第２の直径
１４２０  内壁
１７０２ａ、１７０２ｂ、１７０４ａ、１７０４ｂ  圧力チャンバ
１７１２ａ、１７１２ｂ  流体ポート
１８０２  ハードストップ
１８１２ａ、１８１２ｂ  流体通路
【図１】
2016507037.tif 000003
【図２】
2016507037.tif 000004
【図３Ａ】
2016507037.tif 000005
【図３Ｂ】
2016507037.tif 000006
【図３Ｃ】
2016507037.tif 000007
【図３Ｄ】
2016507037.tif 000008
【図３Ｅ】
2016507037.tif 000009
【図３Ｆ】
2016507037.tif 000010
【図３Ｇ】
2016507037.tif 000011
【図３Ｈ】
2016507037.tif 000012
【図３Ｉ】
2016507037.tif 000013
【図３Ｊ】
2016507037.tif 000014
【図３Ｋ】
2016507037.tif 000015
【図３Ｌ】
2016507037.tif 000016
【図３Ｍ】
2016507037.tif 000017
【図３Ｎ】
2016507037.tif 000018
【図３Ｏ】
2016507037.tif 000019
【図３Ｐ】
2016507037.tif 000020
【図３Ｑ】
2016507037.tif 000021
【図３Ｒ】
2016507037.tif 000022
【図３Ｓ】
2016507037.tif 000023
【図３Ｔ】
2016507037.tif 000024
【図３Ｕ】
2016507037.tif 000025
【図４Ａ】
2016507037.tif 000026
【図４Ｂ】
2016507037.tif 000027
【図４Ｃ】
2016507037.tif 000028
【図４Ｄ】
2016507037.tif 000029
【図５Ａ】
2016507037.tif 000030
【図５Ｂ】
2016507037.tif 000031
【図５Ｃ】
2016507037.tif 000032
【図５Ｄ】
2016507037.tif 000033
【図６】
2016507037.tif 000034
【図７】
2016507037.tif 000035
【図８】
2016507037.tif 000036
【図９】
2016507037.tif 000037
【図１０】
2016507037.tif 000038
【図１１Ａ】
2016507037.tif 000039
【図１１Ｂ】
2016507037.tif 000040
【図１１Ｃ】
2016507037.tif 000041
【図１２】
2016507037.tif 000042
【国際調査報告】
2016507037.tif 000043
2016507037.tif 000044