ES2383015T3 - Actuador electromecánico lineal - Google Patents

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ES2383015T3 ES08425179T ES08425179T ES2383015T3 ES 2383015 T3 ES2383015 T3 ES 2383015T3 ES 08425179 T ES08425179 T ES 08425179T ES 08425179 T ES08425179 T ES 08425179T ES 2383015 T3 ES2383015 T3 ES 2383015T3
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Federico Perni
Luciano Pizzoni
Stefano Speziali
Bjorn Hendrik Lampart
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Umbra Cuscinetti SpA
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Umbra Cuscinetti SpA
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Abstract

Actuador electromecanico lineal, que comprende: - una estructura de cubierta (2); - un primer elemento (6), montado en la estructura de cubierta (2) y giratorio alrededor de un eje de rotación principal (X), pudiendo dicho primer elemento (6) ser conectado a un motor electrico para recibir un par motor; - un segundo elemento (8), montado en la estructura de cubierta (2) a lo largo de dicho eje de rotación principal (X) y acoplado con libertad de rotación al primer elemento (6) por enroscado para recibir un movimiento de avance a lo largo de dicho eje de rotación principal (X) como consecuencia de una rotación del primer elemento (6), definiendo dicho segundo elemento (8) un elemento de traslación de dicho actuador; en el que dicho segundo elemento (8) puede girar tambien con respecto a la estructura de cubierta (2) alrededor de dicho eje de rotación principal (X), comprendiendo ademas dicho actuador (1) medios de accionamiento (10), activos al menos sobre dicho segundo elemento (8) para determinar una velocidad de rotación del segundo elemento (8) alrededor de dicho eje de rotación principal (X) de maneraque determina la velocidad de avance del segundo elemento (8) a lo largo de dicho eje de rotación principal (X); en el que dichos medios de accionamiento (10) comprenden un mecanismo de engranajes montado en la estructura de cubierta (2) e intercalado entre el primer y el segundo elementos (6 y 8), y en el que dicho mecanismo de engranajes comprende un primer órgano dentado (11) y un segundo órgano dentado (12), estando dicho primer órgano dentado (11) vinculado por engranado con dicho primer elemento (6), estando dicho segundo órgano dentado (12) fijado al segundo elemento (8) y estando vinculado por engranado con dicho primer órgano dentado (11), estando el actuador caracterizado por el hecho que dicho primer órgano dentado (11) tiene un dentado externo uniforme que posee una extensión, a lo largo del eje de rotación principal (X), tal que queda recfprocamente engranado con el primer órgano dentado (11) y con el segundo órgano dentado (12) durante el desplazamiento del segundo elemento (8) a lo largo del eje de rotación principal (X) .

Description

Actuador electromecanico lineal
La presente invenci6n se refiere a un actuador electromecanico lineal.
Mas exactamente, la presente invenci6n se refiere a un actuador electromecanico lineal destinado a ejercer una 5 elevada acci6n axial y el mismo halla aplicaci6n especffica en el sector de sistemas de frenado de vehfculos y en la industria aeroespacial.
Los actuadores electromecanicos lineales que se conocen en la actualidad comprenden un motor electrico conectado, a traves de una transmisi6n tornillo-tuerca, a un empujador capaz de trasladarse a lo largo de su propio eje que constituye el 6rgano activo del actuador y que, en el caso de aplicaci6n en una unidad de frenado, define el
10 elemento de presi6n en el cual esta instalada la pastilla de freno.
Puesto que el requisito principal del actuador es que dicho empujador deba ejercer una fuerza muy elevada con un recorrido muy corto, es necesario proporcionar una etapa de reducci6n entre el motor y el empujador para multiplicar el par de torsi6n desde el motor al empujador, con una correspondiente reducci6n de la velocidad de rotaci6n. A menos que sea reducida, la velocidad de rotaci6n de motores electricos tradicionales podrfa provocar una excesiva
15 velocidad de traslaci6n y un excesivo recorrido del empujador, asf como un empuje insuficiente, conduciendo a una condici6n operativa incompatible con la aplicaci6n prevista.
En actuadores conocidos esta etapa de reducci6n se obtiene por medio de trenes de engranajes, transmisiones por correa o conjuntos de engranajes epicicloidales, estos ultimos dispuestos en multiples etapas consecutivas de acuerdo con la relaci6n de reducci6n general a obtener, y generalmente son empleados en la configuraci6n con
20 rueda interna central conectada al motor, y portaengranajes planetarios conectados al tornillo o a la tuerca del actuador. Esta configuraci6n permite la mayor relaci6n de reducci6n posible.
Algunos ejemplos de realizaciones de actuadores electromecanicos lineales son empleados en la patente estadounidense US 4.850.457, que da a conocer una pinza de freno accionada por un actuador electromecanico lineal de conformidad con la descripci6n anterior, y en la patente estadounidense US 6.412.610, que ilustra la
25 presencia de dos etapas consecutivas de reducci6n obtenidas por medio de mecanismos de engranajes epicicloidales coaxiales. En ambos casos, el acoplamiento tornillo-tuerca es del tipo husillo con bolas circulantes.
Otros ejemplos de actuadores electromecanicos lineales han sido dados a conocer en los documentos US 5.865.272, EP 1.589.258, GB 2.272.205 y DE 19.719.510 A1.
Los actuadores electromecanicos lineales presentan algunos inconvenientes de consideraci6n.
30 El empleo de conjuntos de engranajes epicicloidales dispuestos en sucesi6n determina un gran volumen, lo cual impide la instalaci6n del actuador en situaciones en las cuales el espacio a disposici6n es muy reducido, tales como, por ejemplo, en pinzas de freno para motocicletas. Tal instalaci6n podrfa resultar posible s6lo con una reducci6n de las dimensiones del actuador, por ende subdimensionando la etapa de reducci6n, pero esto podrfa provocar una inadecuada prestaci6n del actuador, el cual, de este modo, no podrfa cumplir con su cometido.
35 Ademas, la adopci6n de conjuntos de engranajes epicicloidales aumenta notablemente la complejidad del actuador y, por consiguiente, sus costos de producci6n.
Un cometido tecnico de la presente invenci6n es el de poner a disposici6n un actuador electromecanico que este exento de los inconvenientes mencionados con anterioridad.
En el ambito de dicho cometido, el objetivo principal de la presente invenci6n es el de poner a disposici6n un
40 actuador electromecanico lineal que sea capaz de ejercer un elevado empuje axial y que al mismo tiempo presente un volumen reducido.
Otro objetivo de la presente invenci6n es el de poner a disposici6n un actuador electromecanico lineal que sea simple y econ6mico de fabricar.
Tales objetivos asf como otros, que se pondran de manifiesto a continuaci6n en la presente descripci6n, se logran
45 substancialmente mediante un actuador electromecanico con las caracterfsticas expuestas en la reivindicaci6n 1 y/o en una o mas de las reivindicaciones que dependen de ella.
A continuaci6n se proporciona una descripci6n, a tftulo puramente ejemplificador y no limitativo, de una ejecuci6n preferente, pero no exclusiva, de un actuador electromecanico lineal de conformidad con la presente invenci6n y con las figuras anexas, en las cuales:
50 - la figura 1A muestra una vista en perspectiva de un actuador segun la presente invenci6n de conformidad con una primera ejecuci6n y de conformidad con una primera configuraci6n operativa;
-
la figura 1B muestra una vista en perspectiva del actuador de la figura 1 de conformidad con una segunda configuraci6n operativa;
-
la figura 2A muestra una vista en corte del actuador de la figura 1A de conformidad con la primera configuraci6n operativa;
-
la figura 2B muestra una vista en corte del actuador de la figura 1A de conformidad con la segunda configuraci6n operativa;
-
la figura 3A muestra una vista lateral de algunos componentes del actuador de la figura 2A de conformidad con la primera configuraci6n operativa;
-
la figura 3B muestra una vista lateral de algunos componentes del actuador de la figura 2B de conformidad con la segunda configuraci6n operativa;
-
las figuras 4A y 4B muestran vistas laterales de los componentes ilustrados en las figuras 3A y 3B respectivamente, de conformidad con una variante de ejecuci6n;
-
la figura 5 muestra una vista en perspectiva de despiece de los componentes mostrados en las figuras 3A y 3B;
-
la figura 6A muestra una vista en corte de un actuador segun la presente invenci6n, de conformidad con una segunda ejecuci6n y de conformidad con una primera configuraci6n operativa;
-
la figura 6B muestra una vista en corte del actuador de la figura 6A de conformidad con una segunda configuraci6n operativa;
-
la figura 7A muestra una vista en corte de un actuador segun la presente invenci6n, de conformidad con una tercera ejecuci6n y de conformidad con una primera configuraci6n operativa;
-
la figura 7B muestra una vista en corte del actuador de la figura 7A de conformidad con una segunda configuraci6n operativa;
-
la figura 8A muestra una vista en corte de un actuador segun la presente invenci6n, de conformidad con una cuarta ejecuci6n y de conformidad con una primera configuraci6n operativa;
-
la figura 8B muestra una vista en corte del actuador de la figura 8A de conformidad con una segunda configuraci6n operativa.
Haciendo referencia a las figuras anexas, la referencia numerica 1 designa un actuador electromecanico lineal, en su totalidad, segun la presente invenci6n.
El actuador 1 comprende una estructura de revestimiento 2 que define una caja externa del mismo actuador 1 y cuya forma es cilfndrica o, mas en general, tipo caja.
La estructura de cubierta 2 tiene una abertura a traves de la cual sobresale una extremidad de un elemento m6vil de translaci6n 3, el cual es el elemento activo del actuador 1, es decir la parte del actuador 1 que sirve para intercambiar fuerzas de incluso elevada intensidad con elementos dispuestos externamente al actuador 1.
Por ejemplo, dicha extremidad del elemento m6vil de translaci6n 3 puede ser acoplada a una pastilla de freno para ejercer una fuerza de frenado sobre un freno de disco. La figura 1A muestra el actuador 1 con el elemento m6vil de translaci6n 3 retrafdo, correspondiente a una posici6n inactiva del actuador 1, mientras que la figura 1B muestra el actuador 1 con el elemento m6vil de translaci6n 3 parcialmente sobresaliente de la estructura de 2, correspondiente a una posici6n operativa del actuador 1.
Las figuras 2A y 2B muestran una primera ejecuci6n del actuador 1. De conformidad con dichas figuras, dentro de la estructura de 2 esta alojado un motor electrico con un estator 4 y un rotor 5 capaz de girar alrededor de un eje de rotaci6n principal "X". Preferentemente, el motor electrico es del tipo sin escobillas y es controlado por un sistema de medici6n angular. En el actuador 1, ademas, hay sensores de efecto Hall sensibles al campo magnetico giratorio (no mostrado en las figuras anexas) para determinar el emplazamiento del rotor 5 alrededor del eje de rotaci6n principal "X".
El rotor del motor electrico esta acoplado directamente, por ejemplo por medio de enchavetado, a una superficie externa de un primer elemento 6 (o primera tuerca de avance). La conformaci6n del primer elemento 6 es del tipo substancialmente anular, preferentemente simetrica axialmente, y se extiende alrededor de dicho eje de rotaci6n principal "X" y tambien esta soportado con libertad de rotaci6n con respecto a la estructura de cubierta 2 por medio de un cojinete de rodillos 7. En la ejecuci6n exhibida se emplea un unico cojinete de rodillos 7, el cual permite la rotaci6n del primer elemento 6 alrededor del eje de rotaci6n principal "X", impidiendo al mismo tiempo cualquier otro movimiento del primer elemento 6 en cualquier otra direcci6n.
Por lo tanto, el cojinete de rodillos 7 tambien desempena la funci6n de elemento de cojinete de empuje a lo largo de una direcci6n paralela al eje de rotaci6n principal "X" fijando la posici6n del primer elemento 6 a lo largo del eje de rotaci6n principal "X". Preferentemente, el cojinete de rodillos 7 es un cojinete de dos filas yuxtapuestas de esferas.
Dentro del primer elemento 6 esta introducido un segundo elemento 8 (o tornillo), dispuesto a lo largo del mismo eje de rotaci6n principal "X" y, ademas, para girar alrededor del primer elemento 6. El segundo elemento 8 esta soportado por el primer elemento 6 por medio de un acoplamiento roscado con husillo de bolas circulantes obtenido entre el primer y el segundo elementos 6, 8. Dicho acoplamiento roscado con husillo de bolas circulantes permite el avance del segundo elemento 8 a lo largo del eje de rotaci6n principal "X" y, por ende, que sea introducido/extrafdo parcialmente con respecto al primer elemento 6, como consecuencia de una rotaci6n recfproca del segundo elemento 8 con respecto al primer elemento 6. Dicho de otro modo, el segundo elemento 8 puede seguir una trayectoria helicoidal alrededor del eje de rotaci6n principal "X", es decir un movimiento de rototraslaci6n.
En las figuras anexas, el acoplamiento roscado con husillo de bolas circulantes esta representado con la referencia "R".
El segundo elemento 8 define dicho elemento m6vil de translaci6n 3 y, mas en detalle, en una extremidad frontal del segundo elemento 8,esta dispuesto con libertad de rotaci6n un elemento de tapa 9quepuedetransferir el empuje ejercido por el segundo elemento 8 absorbiendo su movimiento rotativo, por ende impidiendo la frotaci6n del segundo elemento 8 con los elementos con los cuales ha sido proyectado para entrar en contacto operativamente. El elemento de tapa 9 puede ser acoplado al segundo elemento 8 por medio de una jaula con rodillos o por medio de un cojinete de empuje.
De manera ventajosa, el actuador 1 comprende medios de accionamiento 10 activos entre el primer elemento 6 y el segundo elemento 8 para determinar una velocidad de rotaci6n del segundo elemento 8 alrededor del eje de rotaci6n principal "X" y, por ende, capaz de determinar la velocidad de avance "X" del segundo elemento 8 a lo largo del eje de rotaci6n principal "X".
De conformidad con la ejecuci6n exhibida en las figuras 2A y 2B y en la figura 5, los medios de accionamiento 10 comprenden un mecanismo de engranajes intercalado entre el primer y el segundo elementos 6 y 8. Mas en detalle, el mecanismo de engranajes comprende un primer 6rgano dentado 11 giratorio alrededor de un eje de rotaci6n "Y" paralelo y excentrico con respecto al eje de rotaci6n principal "X" y un segundo 6rgano dentado 12 fijado al segundo elemento 6) El primer 6rgano dentado 11, que comprende un rodillo dentado externamente, se engrana con un dentado externo 13 del primer elemento 6 y tambien se engrana con el segundo 6rgano dentado 12. Por lo tanto, gracias a los dos 6rganos dentados 11 y 12 existe continuidad de transmisi6n de movimiento entre el primer elemento 6 y el segundo elemento 8.
El primer 6rgano dentado 11 tiene una dimensi6n axial, es decir medida a lo largo del eje de rotaci6n "Y", tal que mantiene su engrane con el segundo 6rgano dentado 12 durante el desplazamiento axial del segundo elemento 8. El segundo 6rgano dentado 12 es enterizo con el segundo elemento 8 y, por ende, tambien es sometido a un movimiento de avance a lo largo del eje de rotaci6n principal "X" como consecuencia de la rotaci6n del segundo elemento 8. Lo descrito arriba se puede ver con suma claridad en las figuras 3A y 3B. En particular, la figura 3A muestra el segundo elemento 8 mientras esta en su posici6n mas desplazada hacia atras, correspondiente a la posici6n inactiva del actuador 1 mostrada en las figuras 1A y 2A. La figura 3B, en cambio, muestra el segundo elemento 8 mientras esta en la posici6n mas avanzada, correspondiente a la posici6n operativa del actuador 1 mostrada en las figuras 1B y 2B.
El eje de rotaci6n "Y" del primer 6rgano dentado 11 es fijo y, de conformidad con una primera ejecuci6n, no mostrada, hay dos o mas primeros 6rganos dentados 11, ubicados angularmente a lo largo del eje de rotaci6n principal "X" para distribuir uniformemente las acciones de propulsi6n entre el primer y el segundo elementos 6 y8.
Para variar la velocidad de rotaci6n del segundo elemento 8 con respecto al primer elemento 6, el mecanismo de engranajes establece una relaci6n de transmisi6n distinta de uno entre la velocidad de rotaci6n del primero y la velocidad de rotaci6n del segundo elementos 6 y 8. Preferentemente, dicha relaci6n de transmisi6n esta comprendida entre 2 y 72.
De conformidad con una primera posibilidad, mostrada en las figuras 3A y 3B, dicha relaci6n de transmisi6n distinta de uno es obtenida variando, en relaci6n recfproca, algunas caracterfsticas geometricas del dentado externo 13 del primer 6rgano 11 y del segundo 6rgano dentado 12 y, en particular, el addendum (cabeza del diente) y/o dedendum (pie del diente). La relaci6n de transmisi6n resultante no es unitaria sino mas bien pr6xima a la unidad, lo cual determina que el segundo elemento 8 gira a una velocidad pr6xima a la del segundo elemento 6 (pero no exactamente igual) y, por ende, el avance del segundo elemento 8 a lo largo del eje de rotaci6n principal "X" es muy pequeno y puede transmitir una fuerza muy grande.
De conformidad con una segunda posibilidad (que no forma parte de la presente invenci6n), mostrada en las figuras 4A y 4B, dicha relaci6n de transmisi6n distinta de uno se obtiene proporcionando dos areas externas dentadas
diferentes en el primer 6rgano dentado 11. Una primera area externa 14 se engrana en configuraci6n fija con el dentado externo 13 del primer elemento 6, mientras que la otra area externa 15, de mayor extensi6n axial, se engrana con el segundo 6rgano dentado 12 permitiendo su desplazamiento axial. La diferencia entre los diametros primitivos del dentado de las dos areas externas 14 y 15 determina dicha relaci6n de transmisi6n distinta de uno.
Las figuras 6A y 6B muestran una variante de ejecuci6n de dicho mecanismo de engranajes. En detalle, analogamente a la ejecuci6n ilustrada con anterioridad, dicho mecanismo de engranajes comprende un primer 6rgano dentado 11' que se engrana con el dentado externo 13' del primer elemento 6, y un segundo 6rgano dentado 12' que se engrana con el primer 6rgano dentado 11'. Los 6rganos dentados 11' y 12' pueden girar alrededor de respectivos ejes de rotaci6n "Y1" e "Y2", que son fijos con respecto a la estructura de cubierta 2 y paralelos entre sf. Ademas, dichos ejes de rotaci6n "Y2" e "Y2" son paralelos al eje de rotaci6n principal "X" y estan dispuestos alrededor del mismo, preferentemente a igual distancia con respecto al mismo eje de rotaci6n "X". De conformidad con variantes de ejecuci6n, no mostradas, el actuador 1 comprende una pluralidad de pares constituidos por dichos 6rganos dentados 11' y 12', ubicados angularmente alrededor del eje de rotaci6n principal "X".
En esta ejecuci6n el actuador 1 comprende ademas un tercer elemento 16' (o segunda tuerca de avance), tambien este acoplado con libertad de rotaci6n mediante enroscado al segundo elemento 8 y tambien giratorio con respecto a la superficie de cubierta 2 para girar alrededor del eje de rotaci6n principal "X". El actuador 1 comprende un par de cojinetes de rodillos 7 y 7', el primero de los cuales 7 soporta con libertad de rotaci6n al primer elemento 6, mientras que el otro 7' soporta al tercer elemento 16'. El primer y el tercer elementos 6 y 16' son ademas activos sobre partes consecutivas del segundo elemento 8 (alineado a lo largo del eje de rotaci6n principal "X") y, en particular, estan acoplados con libertad de rotaci6n a dichas partes consecutivas por medio de roscado por husillo de bolas circulantes. El segundo 6rgano dentado 12' se engrana con un filete de rosca externo 17' del tercer elemento 16' de modo que, entre el primer y el tercer elementos 6 y 16', hay continuidad cinematica determinada por el mecanismo de engranajes.
Los dos 6rganos dentados 11' y 12' se hallan desplazados recfprocamente a lo largo del eje de rotaci6n principal "X" de manera que el primer 6rgano dentado 11' se engrane por un lado con la rosca externa (13) del primer elemento 6 y por el otro lado (desplazado axialmente con respecto al primer lado) con el segundo 6rgano dentado 12', mientras que el segundo 6rgano dentado 12' se engrana por un lado con el primer 6rgano dentado 11' y por el otro lado (desplazado axialmente con respecto al primer lado) con el filete externo 17' del tercer elemento 16'. En esta configuraci6n, entre las extremidades recfprocamente enfrentadas del primer y del tercer elementos 6y 16' se puede incluir un espacio para permitir que los dos 6rganos dentados 11' y 12' engranen entre sf sin interferir con dicho primer y tercer elementos 6, 16'.
La presencia del par de 6rganos dentados 11' y 12' determina la rotaci6n en sentidos opuestos del primer y del tercer elementos 6 y 16', mientras que los filetes de rosca del primer y del tercer elementos 6 y 16' estan distribuidos segun un mismo sentido de enroscado. Ventajosamente esto permite obtener un unico filete externo uniforme en el segundo elemento 8, que se engrana en parte con el primer elemento 6 y en parte con el tercer elemento 16'. La rotaci6n en sentido contrario del primer y del tercer elementos 6 y 16' permite una reducci6n de la relaci6n de transmisi6n entre el primer elemento y el segundo elemento 8, y la magnitud de dicha relaci6n de transmisi6n viene determinada por la geometrfa de dicho primer y segundo 6rganos dentados 11' y 12' (por ejemplo, cambiando el numero de dientes). Preferentemente, la relaci6n de transmisi6n entre el primer y el tercer elementos 6 y 16' esta comprendida entre 2 y 72. Los filetes del acoplamiento roscado entre el primer y el segundo elementos 6 y 8 y entre el segundo y el tercer elementos 8 y 16 pueden tener el mismo valor de paso o, alternativamente, un valor de paso diferente.
La figura 6A ilustra la posici6n inactiva del actuador 1, con el segundo elemento 8 totalmente retrafdo dentro de la estructura de cubierta 2, mientras que la figura 6B ilustra la posici6n operativa del actuador 1, en la cual el elemento decubierta 9 estaexpuesto, al menos en parte, fuera de la estructura de cubierta 2. Analogamente a la ejecuci6n mostrada en las figuras 2A y 2B, tambien en este caso el rotor 5 del motor electrico actua directamente sobre el primer elemento 6.
De conformidad con una ejecuci6n alternativa no exhibida en este documento, se ha provisto s6lo el primer 6rgano dentado 11', el cual engrana simultaneamente con el primer y el tercer elementos 6 y 16', y en este caso la rotaci6n en sentido contrario de dichos primer y tercer elementos es reemplazada por filetes de rosca opuestos obtenidas en el primer y en el tercer elementos 6 y 16. Por consiguiente, en el segundo elemento 8 es necesario obtener dos filetes externos, distribuidos segun dos senti dos opuest os de enroscado y cada uno de los cuales puede ser acoplado a uno de dichos primer y tercer elementos 6 y 16'.
El dentado de los 6rganos dentados 11 y 12; 11' y 12' y los filetes externos 13 y 17 pueden tener dientes rectos o dientes helicoidales.
Las figuras 7A y 7B muestran otra variante del actuador 1 segun la presente invenci6n, en la cual esta el tercer elemento 16"yen la cual dicho tercer elemento 16"esta fijado a la estructura de cubierta 2) Tambien en esta configuraci6n el tercer elemento 16" esta dispuesto alrededor del eje de rotaci6n principal "X" y situado
consecutivamente al primer elemento 6 a lo largo del mismo eje de rotaci6n principal "X". El tercer elemento 16" posee en su interior un filete distribuido a lo largo de un sentido opuesto de enroscado con respecto al filete interno del primer elemento 6, para lograr una reducci6n de velocidad entre la velocidad de rotaci6n del primer elemento 6, conectado al motor electrico, y la velocidad de rotaci6n del segundo elemento 8. Por consiguiente, el segundo elemento 8 tiene una primera y una segunda partes 18" y 19" sobre las cuales estan fijados, respectivamente, el primer y el tercer elementos 6 y 16" y que tienen filetes externos obtenidos segun sentidos opuestos de enroscado.
Preferentemente, los pasos de los filetes internos del primer y del tercer elementos 6 y 16 son diferentes. El segundo elemento 8, que recibe un par motor desde el primer elemento 6 y de todos modos conectado al tercer elemento fijo (16",es puesto en rotaci6n alrededor del eje de rotaci6n principal "X" a una velocidad determinada por los valores del paso de dichos filetes internos del primer y del tercer elementos 6 y 16". Tambien en este caso dichos filetes son del tipo husillo de bolas circulantes. La figura 7A muestra detalladamente la posici6n inactiva del actuador 1, mientras que la figura 7B muestra el actuador 1 en la posici6n operativa.
Las figuras 8A y 8B muestran una variante adicional del actuador 1 segun la presente invenci6n, en la cual el tercer elemento 16" es fijo y en la cual el segundo elemento 8 esta dispuesto externamente sobre el segundo elemento 6. Dicho de otro modo, el primer elemento 6 (que ahora define el tornillo) esta conectado al motor electrico y esta enroscado dentro del segundo elemento (que ahora define la primera tuerca de avance), preferentemente por medio de un husillo de bolas circulantes. El segundo elemento 8, a su vez, esta enroscado dentro del tercer elemento 16" (el tercer elemento sigue definiendo la segunda tuerca de avance), preferentemente por medio de una rosca con bolas circulantes. En esta configuraci6n, el segundo elemento 8 tiene forma anular y esta intercalado entre el primer elemento interno 6 y el tercer elemento 16"', fijo y externo. El segundo elemento 8, por ende, tiene un filete interno y un filete externo.
Para lograr una reducci6n de la velocidad de avance del segundo elemento 8 a lo largo del eje de rotaci6n principal "X", es necesario que los filetes interno y externo del segundo elemento 8 esten distribuidos segun sentidos discordantes de enroscado y es preferible que dichos filetes tengan un paso recfprocamente diferente. Preferentemente, en particular, el paso del filete interno del segundo elemento 8 es mas grande que el del filete externo.
En la configuraci6n de las figuras 8A y 8B, por ende el actuador 1 comprende dichos tres elementos 6, 8 y 16"', ubicados coaxialmente entre sf y coaxiales al eje de rotaci6n principal "X", los cuales estan ubicados uno alrededor del otro definiendo una estructura muy compacta. En una posici6n adyacente a los tres elementos 6, 8 y 16"' esta dispuesto el motor electrico, con el rotor 5 conectado de manera estable externamente al primer elemento 6.
Ademas cabe especificar que, en las ejecuciones mostradas en las figuras 7A, 7B, 8A y 8B los medios de accionamiento 10 no incluyen los mecanismos de engranajes descritos arriba; sin embargo, en este caso los medios de accionamiento 10 comprenden el tercer elemento 16", 16"' que, por medio del acoplamiento roscado con el segundo elemento 8, determina una velocidad de rotaci6n diferente del segundo elemento de la velocidad de rotaci6n del primer elemento 6.
La presente invenci6n obtiene los objetivos propuestos, superando los inconvenientes de la tecnica conocida.
Las distintas ejecuciones permiten una gran reducci6n entre la velocidad angular del primer elemento, conectado al rotor del motor electrico, y el segundo elemento, el cual define el empujador de rototraslaci6n del actuador. Dicha reducci6n de velocidad permite al actuador obtener fuerzas de empuje muy elevadas incluso teniendo a disposici6n valores bajos de par de torsi6n en el motor electrico.
Asimismo, la integraci6n entre el uso de roscas con bolas circulantes y la adopci6n del mecanismo para reducir la velocidad de rotaci6n permite obtener tal considerable reducci6n de velocidad del primer al segundo elementos de como para permitir proporcionar un gran paso para los filetes del primer y del segundo elementos (tornillo y tuerca de avance) que permite usar husillos de bolas circulantes con un diametro suficientemente grande para soportar altas cargas a lo largo del eje de rotaci6n principal.
El actuador de la presente invenci6n es tambien sencillo y econ6mico de fabricar, permitiendo instalar motores electricos muy pequenos y que no incluyen los costosos y complejos grupos de engranajes epicicloidales empleados en los actuadores conocidos, lo que, por otro lado, aumentan notablemente el volumen de los actuadores en la direcci6n radial.

Claims (31)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Actuador electromecanico lineal, que comprende:
    -
    una estructura de cubierta (2);
    -
    un primer elemento (6), montado en la estructura de cubierta (2) y giratorio alrededor de un eje de rotaci6n principal (X), pudiendo dicho primer elemento (6) ser conectado a un motor electrico para recibir un par motor;
    -
    un segundo elemento (8), montado en la estructura de cubierta (2) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) y acoplado con libertad de rotaci6n al primer elemento (6) por enroscado para recibir un movimiento de avance a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) como consecuencia de una rotaci6n del primer elemento (6), definiendo dicho segundo elemento (8) un elemento de traslaci6n de dicho actuador;
    en el que dicho segundo elemento (8) puede girar tambien con respecto a la estructura de cubierta (2) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X),comprendiendo ademas dicho actuador (1) medios de accionamiento (10), activos al menos sobre dicho segundo elemento (8) para determinar una velocidad de rotaci6n del segundo elemento (8) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) de maneraque determina la velocidad de avance del segundo elemento (8) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X);
    en el que dichos medios de accionamiento (10) comprenden un mecanismo de engranajes montado en la estructura de cubierta (2) e intercalado entre el primer y el segundo elementos (6 y 8), y
    en el que dicho mecanismo de engranajes comprende un primer 6rgano dentado (11) y un segundo 6rgano dentado (12), estando dicho primer 6rgano dentado (11) vinculado por engranado con dicho primer elemento (6), estando dicho segundo 6rgano dentado (12) fijado al segundo elemento (8) y estando vinculado por engranado con dicho primer 6rgano dentado (11),
    estando el actuador caracterizado por el hecho que dicho primer 6rgano dentado (11) tiene un dentado externo uniforme que posee una extensi6n, a lo largo del eje de rotaci6n principal (X), tal que queda recfprocamente engranado con el primer 6rgano dentado (11) y con el segundo 6rgano dentado (12) durante el desplazamiento del segundo elemento (8) a lo largo del eje de rotaci6n principal (X).
  2. 2.-Actuador segun la reivindicaci6n 1, caracterizado por el hecho que dicho mecanismo de engranajes establece una relaci6n de transmisi6n fija y distinta de uno entre el primer y el segundo elementos (6 y 8).
  3. 3.-Actuador segun la reivindicaci6n 2, caracterizado por el hecho que dicho mecanismo de engranajes establece una relaci6n de transmisi6n, entre el primer y el segundo elementos (6 y 8), comprendida entre 2 y 72.
  4. 4.-Actuador segun la reivindicaci6n 1, caracterizado por el hecho que dicho primer 6rgano dentado (11) puede girar alrededor de un eje (Y) paralelo y excentrico con respecto a dicho eje de rotaci6n principal (X), pudiendo dicho segundo 6rgano dentado (12) girar alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X).
  5. 5.-Actuador segun la reivindicaci6n 4, caracterizado por el hecho que el eje de rotaci6n (Y) del primer 6rgano dentado (11) es fijo.
  6. 6.-Actuador segun la reivindicaci6n 4 6 5, caracterizado por el hecho que dicho mecanismo de engranajes comprende una pluralidad de primeros 6rganos dentados (11), giratorios alrededor de respectivos ejes de rotaci6n
    (Y) paralelos a dicho eje de rotaci6n principal (X) y ubicados alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X).
  7. 7.-Actuador segun la reivindicaci6n 1, caracterizado por el hecho que dicho primer elemento (6) y dicho segundo 6rgano dentado (12) tienen respectivos dentados que pueden vincularse por engranado con dicho primer 6rgano dentado (11), presentando el dentado (13) del primer elemento (6) y el dentado del segundo 6rgano dentado (12) propiedades geometricas recfprocamente diferentes para obtener una velocidad de rotaci6n diferente entre dicho primer elemento (6) y dicho segundo 6rgano dentado (12).
  8. 8.-Actuador segun la reivindicaci6n 7, caracterizado por el hecho que dichas propiedades geometricas diferentes se obtienen modificando el addendum y/o el dedendum del dentado (13) del primer elemento (6) con respecto al addendum y/o al dedendum del dentado del segundo 6rgano dentado (12).
  9. 9.-Actuador electromecanico lineal, que comprende:
    -
    una estructura de cubierta (2);
    -
    un primer elemento (6), montado en la estructura de cubierta (2) y giratorio alrededor de un eje de rotaci6n principal (X), pudiendo dicho primer elemento (6) ser conectado a un motor electrico para recibir un par motor;
    -
    un segundo elemento (8), montado en la estructura de cubierta (2) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) y acoplado con libertad de rotaci6n al primer elemento (6) por enroscado para recibir un movimiento de avance a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) como consecuencia de una rotaci6n del primer elemento (6), definiendo dicho segundo elemento (8) un elemento de traslaci6n de dicho actuador;
    en el que dicho segundo elemento (8) tambien puede girar con respecto a la estructura de cubierta (2) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X),comprendiendo ademas dicho actuador (1) medios de accionamiento (10), activos al menos sobre dicho segundo elemento (8) para determinar una velocidad de rotaci6n del segundo elemento (8) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) de maneraque determina la velocidad de avance del segundo elemento (8) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X);
    en el que dichos medios de accionamiento (10) comprenden un mecanismo de engranajes instalado en la estructura de cubierta (2) e intercalado entre el primer y el segundo elementos (6 y 8),
    en el que dichos medios de accionamiento (10) comprenden un tercer elemento (16'; 16"; 16"') vinculado con dicho segundo elemento (8) por enroscado alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) de manera que, como consecuencia de una rotaci6n relativa entre dicho segundo y tercer elementos (8 y 16'; 16"; 16"'), dicho segundo elemento (8) sufre un desplazamiento a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X),determinando automaticamente, el acoplamiento simultaneo de dicho segundo elemento (8) con dichos primer y tercer elemento (6 y 16'; 16"; 16"'), una velocidad de rotaci6n diferente del segundo elemento (8) con respecto a la velocidad de rotaci6n del primer elemento (6),
    en el que dicho tercer elemento (16') puede girar alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X), estando dicho mecanismo de engranajes intercalado entre dichos primer y tercer elementos (6, 16') para poner en rotaci6n dicho tercer elemento (16') como consecuencia de la rotaci6n del primer elemento (6),
    en el que dicho mecanismo de engranajes pone en rotaci6n dicho tercer elemento (16') en sentido opuesto a dicho primer elemento (6), y
    en el que dichos primer y tercer elementos (6 y 16') estan fijados en respectivas partes de dicho segundo elemento
    (8) dispuestas en sucesi6n a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X),
    caracterizado por el hecho que dicho segundo elemento (8) presenta un filete de rosca helicoidal vinculable con el primer y con el tercer elementos (6 y 16') y distribuido uniformemente, segun un mismo sentido de enroscado, sobre dichas partes del segundo elemento (8).
  10. 10.-Actuador segun la reivindicaci6n 9, caracterizado por el hecho que dicho mecanismo de engranajes comprende un primer 6rgano dentado (11') y un segundo 6rgano dentado (12') giratorios alrededor de ejes (Y1 e Y2) paralelos y excentricos con respecto a dicho eje de rotaci6n principal (X), engranando dicho primer 6rgano dentado (11') con dicho primer elemento (6), engranando dicho segundo 6rgano dentado (12') con dicho tercer elemento (16') y con dicho primer 6rgano dentado (11').
  11. 11.-Actuador segun la reivindicaci6n 10, caracterizado por el hecho que los ejes de rotaci6n (Y1 e Y2) de dichos primer y segundo 6rganos dentados (11' y 12') estan dispuestos substancialmente equidistantes de dicho eje de rotaci6n principal (X).
  12. 12.-Actuador segun una o mas de las reivindicaciones de 9 a 12, caracterizado por el hecho que dicho mecanismo de engranajes establece una relaci6n de transmisi6n fija y distinta de uno entre dichos primer (6) y tercer elementos (16'), estando dicha relaci6n de transmisi6n preferentemente comprendida entre 2 y 72.
  13. 13.-Actuador segun una o mas de las reivindicaciones de 9 a 13, caracterizado por el hecho que dicho tercer elemento (16') es m6vil exclusivamente por rotaci6n alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) y obtiene, junto con dichos primer y segundo elementos (6 y 8), un cambio de velocidad de rotaci6n de dicho primer elemento (6) con respecto a dicho segundo elemento (8).
  14. 14.-Actuador electromecanico lineal, que comprende:
    -
    una estructura de cubierta (2);
    -
    un primer elemento (6), montado en la estructura de cubierta(2) y giratorio alrededor de un eje de rotaci6n principal (X), pudiendo dicho primer elemento (6) ser conectado a un motor electrico para recibir un par motor;
    -
    un segundo elemento (8), montado en la estructura de cubierta (2) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) y acoplado con libertad de rotaci6n al primer elemento (6) por enroscado para recibir un movimiento de avance a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X) como consecuencia de una rotaci6n del primer elemento (6), definiendo dicho segundo elemento (8) un elemento de traslaci6n de dicho actuador;
    en el que dicho segundo elemento (8) tambien puede girar con respecto a la estructura de cubierta (2) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X), comprendiendo ademas dicho actuador (1) medios de accionamiento (10), activos al menos sobre dicho segundo elemento (8) para determinar una velocidad de rotaci6n del segundo elemento (8) alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) de manera determina la velocidad de avance del segundo elemento (8) a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X);
    en el que dichos medios de accionamiento (10) comprenden un tercer elemento (16'; 16"; 16"') fijado a dicha estructura de cubierta (2) y vinculado con dicho segundo elemento (8) por enroscado alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X) de manera que, como consecuencia de una rotaci6n relativa entre dichos segundo y tercer elementos (8 y 16'; 16"; 16"'), dicho segundo elemento (8) sufre un desplazamiento a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X), determinando automaticamente, el acoplamiento simultaneo de dicho segundo elemento (8) con dichos primer y tercer elementos (6 y 16'; 16"; 16"'), una velocidad de rotaci6n diferente del segundo elemento
    (8) con respecto a la velocidad de rotaci6n del primer elemento (6).
  15. 15.-Actuador segun la reivindicaci6n 14, caracterizado por el hecho que dichos primer y tercer elementos (6 y 16') estan dispuestos sobre respectivas partes de dicho segundo elemento (8), estando dichas partes colocadas en sucesi6n a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal (X).
  16. 16.-Actuador segun la reivindicaci6n 15, caracterizado por el hecho que dichas partes del segundo elemento (8) presentan respectivos filetes de rosca distribuidos segun sentidos recfprocamente opuestos de enroscado, pudiendo dichos filetes ser vinculados con correspondientes filetes obtenidos en el primer y en el tercer elementos (6 y 16"), respectivamente.
  17. 17.-Actuador segun la reivindicaci6n 14, caracterizado por el hecho que dicho segundo elemento (8) esta dispuesto sobre dicho primer elemento (6), estando dicho tercer elemento (16"') fijado externamente a dicho segundo elemento (8).
  18. 18.-Actuador segun la reivindicaci6n 17, caracterizado por el hecho que dicho segundo elemento (8) presenta un filete interno, orientado hacia el primer elemento (6), y un filete externo, orientado hacia el tercer elemento (16"'), estando dichos filetes interno y externo distribuidos segun sentidos recfprocamente discordantes de enroscado.
  19. 19.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 18, en el que dichos medios de accionamiento (10) le imponen a dicho segundo elemento (8) una velocidad de rotaci6n, relativa a dicho eje de rotaci6n principal (X), que no es nula y que es diferente de la velocidad de rotaci6n de dicho primer elemento (6) para permitir que la diferente velocidad de rotaci6n entre el primer y el segundo elementos (6 y 8) provoque un desplazamiento axial del segundo elemento (8).
  20. 20.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 19, en el que dichos medios de accionamiento (10) determinan la velocidad de rotaci6n del segundo elemento (8) en funci6n de la velocidad de rotaci6n del primer elemento (6).
  21. 21.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 18, en el que dicho primer elemento (6) es m6vil exclusivamente segun un movimiento de rotaci6n alrededor de dicho eje de rotaci6n principal (X), siendo dicho segundo elemento (8) m6vil segun un movimiento de enroscado a lo largo de dicho eje de rotaci6n principal
    (X) para deslizar con respecto al primer elemento (6) como consecuencia de una rotaci6n recfproca entre dichos primer y segundo elementos (6 y 8).
  22. 22.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 21, en el que dicho segundo elemento (8) esta introducido con libertad de rotaci6n dentro de dicho primer elemento (6).
  23. 23.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 22, en el que dichos primer y segundo elementos (6 y 8) estan acoplados recfprocamente por medio de una conexi6n de tornillo-tuerca.
  24. 24.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 9 a 18, en el que dichos segundo y tercer elementos (8 y 16'; 16"; 16"') estan acoplados recfprocamente por medio de una conexi6n de tornillo-tuerca.
  25. 25.-Actuador segun la reivindicaci6n 23 6 24, caracterizado por el hecho que dicha conexi6n de tornillo-tuerca comprende una conexi6n roscada de husillo con bolas circulantes.
  26. 26.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 25, caracterizado por el hecho que dicho eje de rotaci6n principal (X) es fijo.
  27. 27.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 26, en el que dicho primer elemento (5) esta conectado establemente, en su propia superficie externa, al rotor (5) de dicho motor electrico.
  28. 28.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 27, en el que dicho primer elemento (8) gira coaxialmente a dicho motor electrico.
  29. 29.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 28, en el que dicho motor electrico esta totalmente contenido dentro de dicha estructura de cubierta (2).
  30. 30.-Actuador segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 29, en el que el mismo comprende un elemento de tapa (9), asociado con libertad de rotaci6n a una extremidad frontal de dicho segundo elemento (8) para transmitir el empuje ejercido por el segundo elemento (8) independientemente de la rotaci6n de dicho segundo elemento (8).
  31. 31.-Pinza de freno para un vehfculo, que comprende un actuador (1) segun una o mas de las precedentes reivindicaciones de 1 a 30.
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