ITUB20159424A1 - Method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators. - Google Patents
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Description
"Metodo di aumento della coppia trasmessa da un motore azionato da attuatori lineari" "Method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators"
CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione si riferisce a settore delle macchine per la conversione dell'energia ed in particolare al settore dei motori azionati da attuatori lineari. L'invenzione è stata sviluppata con particolare riferimento, anche se non limitativamente, ad un metodo di aumento della coppia trasmessa da un motore azionato da attuatori lineari. The present invention relates to the sector of energy conversion machines and in particular to the sector of motors operated by linear actuators. The invention has been developed with particular reference, although not limited to, a method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators.
TECNICA PREESISTENTE PRE-EXISTING TECHNIQUE
È noto dal documento WO2014/013442 della stessa titolare, realizzare un motore azionato dal moto di attuatori lineari che agiscono lungo rispettive linee di azione ed insistono su un anello di conversione elastico collegato ad un albero motore. Il motore comprende una pluralità di perni di vincolo, disposti equidistanti in senso circonferenziale, che agiscono sull'anello di conversione per consentirne la deformazione in seguito all'azione degli attuatori e promuoverne lo scorrimento con direzione e senso predeterminati. It is known from document WO2014 / 013442 of the same owner to produce a motor driven by the motion of linear actuators which act along respective lines of action and insist on an elastic conversion ring connected to a motor shaft. The motor comprises a plurality of constraint pins, arranged equidistant in a circumferential direction, which act on the conversion ring to allow its deformation following the action of the actuators and promote its sliding with predetermined direction and direction.
Numerose sperimentazioni condotte dalla titolare, hanno evidenziato l'esigenza di incrementare ulteriormente la coppia trasmessa dal motore ad attuatori lineari del tipo sopra descritto. Numerous experiments conducted by the owner have highlighted the need to further increase the torque transmitted by the motor to linear actuators of the type described above.
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire una soluzione a tale esigenza. The aim of the present invention is therefore to provide a solution to this need.
ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE EXPOSURE OF THE INVENTION
Una forma di attuazione della presente invenzione fornisce un metodo di aumento di una coppia trasmessa da un motore azionato dal moto di attuatori lineari del tipo comprendente una pluralità di attuatori lineari, un elemento di conversione elastico, una pluralità di perni di vincolo, il metodo comprendente le fasi di: An embodiment of the present invention provides a method of increasing a torque transmitted by a motor driven by the motion of linear actuators of the type comprising a plurality of linear actuators, an elastic conversion element, a plurality of locating pins, the method comprising the phases of:
attivare almeno un primo attuatore lineare per applicare un predeterminato primo valore massimo di forza all'elemento di conversione elastico, activating at least a first linear actuator to apply a predetermined first maximum force value to the elastic conversion element,
attivare almeno un secondo attuatore lineare per applicare un predeterminato primo valore intermedio di forza all'elemento di conversione elastico, activating at least a second linear actuator to apply a predetermined first intermediate force value to the elastic conversion element,
il predeterminato primo valore massimo di detta forza applicata da detto primo attuatore essendo maggiore del predeterminato primo valore intermedio di detta forza di detto secondo attuatore. the predetermined first maximum value of said force applied by said first actuator being greater than the predetermined first intermediate value of said force of said second actuator.
Grazie a questa soluzione è possibile aumentare la velocità angolare dell'elemento di conversione elastico in un senso predeterminato evitando il suo scorrimento in senso opposto. Thanks to this solution it is possible to increase the angular velocity of the elastic conversion element in a predetermined direction avoiding its sliding in the opposite direction.
Un altro aspetto dell'invenzione prevede le fasi di: Another aspect of the invention provides for the steps of:
disattivare il secondo attuatore lineare affinché non eserciti alcuna forza sull'elemento di conversione elastico, deactivate the second linear actuator so that it does not exert any force on the elastic conversion element,
ridurre il predeterminato primo valore massimo di forza applicata dal primo attuatore lineare fino ad un predeterminato secondo valore intermedio di forza, ed reduce the predetermined first maximum force applied by the first linear actuator to a predetermined second intermediate force value, and
attivare un terzo attuatore lineare per applicare un predeterminato secondo valore massimo di forza all'elemento di conversione elastico, activating a third linear actuator to apply a predetermined second maximum force value to the elastic conversion element,
il predeterminato secondo valore massimo di forza applicata da detto terzo attuatore essendo maggiore del predeterminato secondo valore intermedio di detta forza di detto primo attuatore. the predetermined second maximum value of force applied by said third actuator being greater than the predetermined second intermediate value of said force of said first actuator.
Grazie a tale soluzione è possibile ottenere uno scorrimento uniforme dell'elemento di conversione elastico su tutti i perni di vincolo e rendere ciclici gli scorrimenti su ciascun rispettivo perno di vincolo. Thanks to this solution it is possible to obtain a uniform sliding of the elastic conversion element on all the constraint pins and to make the sliding on each respective constraint pin cyclical.
Un ulteriore aspetto dell'invenzione prevede che ciascun perno di vincolo eserciti tangenzialmente una rispettiva forza di attrito massima sull'elemento di conversione elastico. A further aspect of the invention provides that each constraint pin tangentially exerts a respective maximum frictional force on the elastic conversion element.
Un altro aspetto dell'invenzione prevede che la forza esercitata dal primo attuatore lineare essendo maggiore della forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente dal primo perno di vincolo sull'elemento di conversione elastico, la forza esercitata dal secondo attuatore lineare essendo maggiore della forza esercitata dal primo attuatore lineare lungo un secondo perno di vincolo meno la forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente da detto secondo perno di vincolo, e la forza esercitata dal secondo attuatore lineare essendo inferiore alla forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente da un terzo perno di vincolo. Another aspect of the invention provides that the force exerted by the first linear actuator being greater than the maximum friction force developed tangentially by the first constraint pin on the elastic conversion element, the force exerted by the second linear actuator being greater than the force exerted by the first linear actuator along a second constraint pin minus the maximum friction force developed tangentially by said second constraint pin, and the force exerted by the second linear actuator being less than the maximum friction force developed tangentially by a third constraint pin.
Grazie a tale soluzione è possibile identificare il valore delle forze che gli attuatori devono applicare sull'elemento di conversione elastico per ottenere la massima velocità angolare del motore a coppia esterna nulla. Thanks to this solution it is possible to identify the value of the forces that the actuators must apply on the elastic conversion element to obtain the maximum angular speed of the motor with zero external torque.
Un altro aspetto dell'invenzione prevede che una coppia esterna agisca sull'elemento di conversione elastico, la forza esercitata del primo attuatore lineare essendo maggiore della forza di attrito massima esercitata dal primo perno di vincolo sommata ad una componente tangenziale della coppia esterna lungo il primo perno di vincolo, la forza esercitata dal secondo attuatore lineare essendo maggiore della forza esercitata dal primo attuatore lineare meno la forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente da detto secondo perno di vincolo sommata alla componente tangenziale della coppia esterna lungo detto secondo perno di vincolo, e la forza esercitata dal secondo attuatore lineare essendo inferiore alla forza di attrito massima esercitata dal detto terzo perno di vincolo meno la componente tangenziale della coppia esterna. Another aspect of the invention provides that an external torque acts on the elastic conversion element, the force exerted by the first linear actuator being greater than the maximum frictional force exerted by the first constraint pin added to a tangential component of the external torque along the first constraint pin, the force exerted by the second linear actuator being greater than the force exerted by the first linear actuator minus the maximum friction force developed tangentially by said second constraint pin added to the tangential component of the external torque along said second constraint pin, and the force exerted by the second linear actuator being lower than the maximum frictional force exerted by said third constraint pin minus the tangential component of the external torque.
Grazie a tale soluzione è possibile garantire il corretto funzionamento del motore ed una trasmissione di coppia esterna ottimizzata. Thanks to this solution it is possible to guarantee the correct functioning of the motor and an optimized external torque transmission.
Un altro aspetto della presente invenzione prevede le fasi di attivare almeno un terzo attuatore lineare per applicare un predeterminato valore di forza ad almeno un perno di vincolo per incrementare la forza di attrito massima esercitata da detto perno di vincolo. Another aspect of the present invention provides for the steps of activating at least a third linear actuator to apply a predetermined force value to at least one constraint pin to increase the maximum friction force exerted by said constraint pin.
Grazie a tale soluzione è possibile controllare e modificare le forze di attrito massima esercitate da ciascun perno di vincolo secondo un andamento ciclico ed in relazione alla forza esercitata dagli attuatori lineari in modo da controllare e regolare la trasmissione di coppia esterna. Thanks to this solution it is possible to control and modify the maximum friction forces exerted by each constraint pin according to a cyclic trend and in relation to the force exerted by the linear actuators in order to control and regulate the transmission of external torque.
Un ulteriore aspetto della presente invenzione prevede le fasi di diminuire la forza di attrito massimo esercitata dal primo perno di vincolo, e incrementare le forze di attrito massimo esercitate rispettivamente dal secondo e dal terzo perno di vincolo. A further aspect of the present invention provides for the steps of decreasing the maximum friction force exerted by the first constraint pin, and increasing the maximum friction forces exerted by the second and third constraint pin respectively.
Al fine di raggiungere i suddetti scopi un motore azionato da attuatori lineari secondo la presente invenzione comprende un piano base, una pluralità di attuatori lineari agenti con moto alternato in detto piano lungo rispettive linee di azione, un elemento di conversione elastico, mobile in detto piano e collegabile ad un albero motore, in cui detti attuatori lineari sono operativamente connessi con detto elemento di conversione per convertire il moto alternativo di detti attuatori lineari in moto sostanzialmente continuo di detto elemento di conversione, mezzi di vincolo atti a deformare localmente detto elemento di conversione e promuoverne lo scorrimento ed il movimento in detto piano in una direzione e con senso predeterminati in risposta all'azione di detti attuatori lineari, il motore comprendendo almeno un altro attuatore lineare disposto in corrispondenza di almeno uno di detti mezzi di vincolo stazionari. In order to achieve the aforementioned purposes, a motor driven by linear actuators according to the present invention comprises a base plane, a plurality of linear actuators acting with reciprocating motion in said plane along respective lines of action, an elastic conversion element, movable in said plane and connectable to a drive shaft, wherein said linear actuators are operatively connected with said conversion element to convert the reciprocating motion of said linear actuators into substantially continuous motion of said conversion element, constraint means adapted to locally deform said conversion element and promoting its sliding and movement in said plane in a predetermined direction and direction in response to the action of said linear actuators, the motor comprising at least one other linear actuator disposed at at least one of said stationary constraining means.
Grazie a tale soluzione è possibile incrementare ulteriormente la coppia trasmissibile del motore. Thanks to this solution it is possible to further increase the transmissible torque of the engine.
Un ulteriore aspetto prevede che l'anello flessibile sia sostanzialmente laminare e comprenda due facce opposte, almeno una di dette facce essendo una superficie in grado di interagire con detti mezzi di vincolo. A further aspect provides that the flexible ring is substantially laminar and comprises two opposite faces, at least one of said faces being a surface capable of interacting with said fastening means.
Un altro aspetto prevede che una seconda pluralità di attuatori lineari ciascuno disposto in corrispondenza di un rispettivo perno di vincolo e disposto affacciato all'altra di dette due facce opposte dell'anello flessibile. Another aspect provides that a second plurality of linear actuators each arranged in correspondence with a respective constraint pin and arranged facing the other of said two opposite faces of the flexible ring.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più evidenti dalla seguente descrizione, fatta a titolo di esempio con riferimento alle figure allegate in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become more evident from the following description, made by way of example with reference to the attached figures in which:
la figura 1 è una vista frontale schematica di un motore secondo una delle forme di attuazione preferite della presente invenzione in una prima condizione operativa; Figure 1 is a schematic front view of an engine according to one of the preferred embodiments of the present invention in a first operating condition;
la figura 2 è una vista frontale schematica del motore di figura 1 in una seconda condizione operativa; Figure 2 is a schematic front view of the engine of Figure 1 in a second operating condition;
la figura 3 è vista schematica di equilibrio cinematico del motore di figura 1 nella prima sequenza operativa; Figure 3 is a schematic view of the kinematic equilibrium of the engine of Figure 1 in the first operating sequence;
la figura 4 è una schematica rappresentazione grafica della condizione operativa di figura 3; Figure 4 is a schematic graphic representation of the operating condition of Figure 3;
la figura 5 è vista schematica di equilibrio cinematico del motore di figura 1 in una sequenza operativa in presenza di una coppia esterna; Figure 5 is a schematic view of the kinematic equilibrium of the engine of Figure 1 in an operating sequence in the presence of an external torque;
la figura 6 è una schematica rappresentazione grafica della condizione operativa di figura 5; Figure 6 is a schematic graphic representation of the operating condition of Figure 5;
la figura 7 è un grafico rappresentante il metodo della presente invenzione in funzione delle forze applicate dagli attuatori lineari; e Figure 7 is a graph representing the method of the present invention as a function of the forces applied by the linear actuators; And
la figura 8 è una vista frontale schematica di un motore secondo una ulteriore fra le forme di attuazione preferite della presente invenzione. figure 8 is a schematic front view of an engine according to a further one of the preferred embodiments of the present invention.
MODO MIGLIORE PER ATTUARE L'INVENZIONE BEST WAY TO IMPLEMENT THE INVENTION
Con particolare riferimento alla figura 1, un motore 1 azionato dal moto di attuatori lineari secondo la presente invenzione comprende un elemento di conversione elastico, ad esempio, un anello flessibile 10, disposto su un piano base JT. L'anello flessibile 10 è inserito forzato all'interno di una pluralità di perni di vincolo 20, 22, 24 vincolati al piano π. Nella forma di attuazione, i perni di vincolo 20, 22, 24 sono disposti equidistanti fra loro in senso circonferenziale in modo tale che l'anello flessibile 10 risulti deformato, ed in particolare presenta tre lobi 21, 23 ,25. With particular reference to Figure 1, a motor 1 operated by the motion of linear actuators according to the present invention comprises an elastic conversion element, for example, a flexible ring 10, arranged on a base plane JT. The flexible ring 10 is forcedly inserted inside a plurality of constraint pins 20, 22, 24 constrained to the plane π. In the embodiment, the fastening pins 20, 22, 24 are arranged equidistant from each other in a circumferential direction so that the flexible ring 10 is deformed, and in particular has three lobes 21, 23, 25.
Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, l'anello flessibile 10 è sostanzialmente laminare e comprende due facce opposte, almeno una di dette facce essendo una superficie in grado di interagire con detti mezzi di vincolo 20, 22, 24. According to a particularly advantageous feature of the present invention, the flexible ring 10 is substantially laminar and comprises two opposite faces, at least one of said faces being a surface capable of interacting with said fastening means 20, 22, 24.
Naturalmente, il numero, la disposizione e la tipologia dei perni di vincolo potrà ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the number, arrangement and typology of the fastening pins may widely vary with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention.
Il motore 1 comprende inoltre una pluralità di attuatori lineari 30, 32, 34 disposti distribuiti sulla circonferenza dell'anello flessibile 10 e radialmente sfalsati rispetto ai perni di vincolo 20, 22, 24. Nella forma di attuazione illustrata e descritta, gli attuatori lineari 30, 32, 34 sono disposti in corrispondenza dei lobi 21, 23, 25 dell'anello flessibile 10 ed esternamente all'anello flessibile 10, ovvero disposti affacciati alla superficie esterna dell'anello flessibile 10. The motor 1 further comprises a plurality of linear actuators 30, 32, 34 arranged distributed on the circumference of the flexible ring 10 and radially offset with respect to the constraint pins 20, 22, 24. In the illustrated and described embodiment, the linear actuators 30 , 32, 34 are arranged in correspondence with the lobes 21, 23, 25 of the flexible ring 10 and externally to the flexible ring 10, or arranged facing the external surface of the flexible ring 10.
Ciascun attuatore lineare 30, 32, 34 agisce con moto alternato in detto piano π lungo rispettive linee di azione X, Χ', X" in modo da esercitare una forza di spinta circonferenziale FI, F2, F3 su detto anello flessibile 10. Each linear actuator 30, 32, 34 acts with reciprocating motion in said plane π along respective lines of action X, Χ ', X "so as to exert a circumferential thrust force F1, F2, F3 on said flexible ring 10.
Naturalmente, il numero, la disposizione e la tipologia degli attuatori potrà variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Ad esempio, gli attuatori potranno essere disposti all'interno dell'anello flessibile 10, e potranno essere di tipo piezoelettrico, pneumatico, a solenoide o di qualsiasi altra tipologia che generi una forza radiale sull'anello flessibile 10. Naturally, the number, arrangement and typology of the actuators may vary with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention. For example, the actuators may be arranged inside the flexible ring 10, and may be of the piezoelectric, pneumatic, solenoid or any other type that generates a radial force on the flexible ring 10.
Secondo una forma di attuazione particolarmente preferita, gli attuatori lineari 30, 32, 34 sono del tipo piezoelettrico, in quanto la loro configurazione consente di ridurre gli ingombri e, di conseguenza, di realizzare un motore 1 che risulti di dimensioni contenute. According to a particularly preferred embodiment, the linear actuators 30, 32, 34 are of the piezoelectric type, since their configuration allows to reduce the overall dimensions and, consequently, to provide a motor 1 which is of limited size.
Nell'uso, per generare una rotazione dell'anello flessibile 10, gli attuatori lineari 30, 32, 34 sono attivati con una sequenza ciclica. In particolare, con riferimento alla figura 1, attivando il primo attuatore lineare 30 affinché eserciti una spinta su uno dei lobi 21 dell'anello flessibile 10, riducendo la spinta, o addirittura eliminando la spinta, del secondo attuatore lineare 32, e mantenendo inattivo il terzo attuatore lineare 34, l'anello flessibile 10 scorre in corrispondenza del perno di vincolo 20 per un primo tratto predeterminato SI. In use, to generate a rotation of the flexible ring 10, the linear actuators 30, 32, 34 are activated with a cyclic sequence. In particular, with reference to Figure 1, by activating the first linear actuator 30 to exert a thrust on one of the lobes 21 of the flexible ring 10, reducing the thrust, or even eliminating the thrust, of the second linear actuator 32, and keeping the third linear actuator 34, the flexible ring 10 slides in correspondence with the constraint pin 20 for a first predetermined section SI.
Successivamente, attivando il secondo attuatore lineare 32 affinché eserciti una spinta su uno dei lobi 23 dell'anello flessibile 10, riducendo la spinta, o addirittura eliminando la spinta, del terzo attuatore lineare 34, e mantenendo fermo il primo attuatore lineare 30, l'anello flessibile 10 scorre in corrispondenza del perno di vincolo 22 per un secondo tratto predeterminato. Ripetendo la stessa operazione, attivando il terzo attuatore lineare 34 affinché eserciti una spinta su uno dei lobi 25 dell'anello flessibile 10, riducendo la spinta, o addirittura eliminando la spinta, del primo attuatore lineare 30, e mantenendo fermo il terzo attuatore lineare 32, l'anello flessibile 10 scorre in corrispondenza del perno di vincolo 24 per un terzo tratto predeterminato. Subsequently, by activating the second linear actuator 32 to exert a thrust on one of the lobes 23 of the flexible ring 10, reducing the thrust, or even eliminating the thrust, of the third linear actuator 34, and keeping the first linear actuator 30 stationary, the flexible ring 10 slides in correspondence with the constraint pin 22 for a second predetermined portion. Repeating the same operation, activating the third linear actuator 34 to exert a thrust on one of the lobes 25 of the flexible ring 10, reducing the thrust, or even eliminating the thrust, of the first linear actuator 30, and keeping the third linear actuator 32 still , the flexible ring 10 slides in correspondence with the constraint pin 24 for a third predetermined length.
Iterando la successione di operazioni sopra descritte, l'anello flessibile 10 ruota con direzione e senso predeterminati attorno ad un asse di rotazione r. By iterating the succession of operations described above, the flexible ring 10 rotates with a predetermined direction and direction around an axis of rotation r.
Per meglio illustrare il metodo di aumento della coppia trasmessa dal motore della presente invenzione, si illustrerà nel seguito il funzionamento del motore 1 in termini di equilibrio cinematico quando il primo attuatore 30 ed il terzo attuatore 34 agiscono sull'anello flessibile 10, ed in termini di forze che si scambiano i perni di vincolo 20, 22, 24 e l'anello flessibile 10. To better illustrate the method of increasing the torque transmitted by the engine of the present invention, the operation of the engine 1 in terms of kinematic equilibrium will be illustrated below when the first actuator 30 and the third actuator 34 act on the flexible ring 10, and in terms of forces that the locating pins 20, 22, 24 and the flexible ring 10 exchange.
Con particolare riferimento alla figura 2, quando il primo attuatore lineare 30 esercita una spinta sul lobo 31 dell'anello flessibile 10, questo tenderà a scorrere lungo uno qualsiasi dei perni di vincolo 20, 22, 24. Ognuno dei perni di vincolo 20, 22, 24 reagirà allo scorrimento esercitando sull'anello flessibile 10 una forza di attrito in direzione tangenziale. With particular reference to Figure 2, when the first linear actuator 30 exerts a thrust on the lobe 31 of the flexible ring 10, this will tend to slide along any one of the constraint pins 20, 22, 24. Each of the constraint pins 20, 22 , 24 will react to sliding by exerting a frictional force on the flexible ring 10 in a tangential direction.
Si consideri prima il caso in cui nessuna coppia esterna agisca sull'anello flessibile 10. Indichiamo nel seguito con μΝ 1, la forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente dal perno di vincolo 20 sull'anello flessibile 10, costituita da una forza normale di spinta del perno di vincolo 20 sull'anello flessibile 10 ed un coefficiente di attrito. Analogamente, indichiamo nel seguito con μΝ2 e μΝ3 le forze di attrito massime sviluppata tangenzialmente rispettivamente dei perni di vincolo 22 e 24. First consider the case in which no external torque acts on the flexible ring 10. We indicate in the following with μΝ 1, the maximum friction force developed tangentially by the retaining pin 20 on the flexible ring 10, consisting of a normal thrust force of the constraint pin 20 on the flexible ring 10 and a coefficient of friction. Similarly, in the following we indicate with μΝ2 and μΝ3 the maximum tangentially developed frictional forces of the retaining pins 22 and 24, respectively.
Indichiamo nel seguito con FI, la forza circonferenziale che l'attuatore lineare 30 genera in corrispondenza del perno di vincolo 20 e, per simmetria, in corrispondenza del perno di vincolo 24. Analogamente, indichiamo nel seguito con F2 e F3 le forze circonferenziali esercitate dagli attuatori lineari 32 e 34. Per generare uno scorrimento dell'anello flessibile 10 lungo il perno di vincolo 20 non è necessario considerare la forza F2 generata dall'attuatore 32, che sarà pertanto considerata nulla. In the following we indicate with FI, the circumferential force that the linear actuator 30 generates at the constraint pin 20 and, by symmetry, at the constraint pin 24. Similarly, we indicate below with F2 and F3 the circumferential forces exerted by the linear actuators 32 and 34. To generate a sliding of the flexible ring 10 along the constraint pin 20 it is not necessary to consider the force F2 generated by the actuator 32, which will therefore be considered null.
Affinché l'anello scorra solo lungo il perno di vincolo 20 devono verificarsi le seguenti condizioni: For the ring to slide only along the retaining pin 20 the following conditions must be met:
FI > μΝΙ FI> μΝΙ
ovvero, la forza di spinta circonferenziale FI esercitata dell'attuatore lineare 30 deve essere maggiore della la forza di attrito massima sviluppata tangenzialmente dal perno di vincolo 20 sull'anello flessibile 10; that is, the circumferential thrust force F1 exerted by the linear actuator 30 must be greater than the maximum friction force developed tangentially by the constraint pin 20 on the flexible ring 10;
F3 > FI - μΝ3 F3> FI - μΝ3
ovvero, affinché l'anello flessibile 10 non scorra in corrispondenza del perno 24, la forza di spinta circonferenziale F3 esercitata dall'attuatore lineare 34 deve essere maggiore della forza circonferenziale FI dell'attuatore lineare 30 lungo il perno di vincolo 24 meno la forza di attrito massima μΝ3 sviluppata tangenzialmente dal perno di vincolo 24; e that is, in order for the flexible ring 10 not to slide in correspondence with the pin 24, the circumferential thrust force F3 exerted by the linear actuator 34 must be greater than the circumferential force FI of the linear actuator 30 along the constraint pin 24 minus the maximum friction μΝ3 developed tangentially by the constraint pin 24; And
F3 < μΝ2 F3 <μΝ2
ovvero, la forza di spinta circonferenziale F3 dell'attuatore lineare 34 deve essere inferiore alla forza di attrito massima μΝ2 sviluppata tangenzialmente dal perno di vincolo 22. Se questa condizione non fosse rispettata, nel tentativo di evitare che l'anello flessibile 10 scorra lungo il perno di vincolo 24, si indurrebbe l'anello flessibile 10 a scorrere lungo il perno di vincolo 22. that is, the circumferential thrust force F3 of the linear actuator 34 must be less than the maximum friction force μΝ2 developed tangentially by the retaining pin 22. If this condition is not met, in an attempt to prevent the flexible ring 10 from sliding along the constraint pin 24, the flexible ring 10 would be induced to slide along the constraint pin 22.
Nelle figure 3 e 4, le tre condizioni sopra esposte sono rappresentate con il formalismo tipico della matematica di base e nella ulteriore condizione esemplificativa in cui cui le forze di attrito massime μΝΙ, μΝ2, μΝ3 esercitate da tutti perni di vincolo 20, 22, 24 sono uguali fra loro, che non introduce una perdita di generalità al discorso ma ne semplifica la comprensione. In Figures 3 and 4, the three conditions set out above are represented with the formalism typical of basic mathematics and in the further exemplary condition in which the maximum friction forces μΝΙ, μΝ2, μΝ3 exerted by all constraint pins 20, 22, 24 they are equal to each other, which does not introduce a loss of generality to the speech but simplifies its understanding.
Il grafico di figura 3 è caratterizzato dalla particolarità che l'estremo inferiore dell'insieme di definizione della forza F3 è variabile, perché dipende dalla forza di spinta circonferenziale FI, ovvero dalla spinta dell'attuatore lineare 30. In particolare, in figura 4 si evidenzia come si riduce l'ambito di definizione della forza di spinta circonferenziale F3 esercitata dall'attuatore lineare 34 all'aumentare della forza di spinta circonferenziale FI esercitata dall'attuatore lineare 30. The graph in figure 3 is characterized by the particularity that the lower end of the force definition set F3 is variable, because it depends on the circumferential thrust force FI, that is, on the thrust of the linear actuator 30. In particular, in figure 4 it is possible to highlights how the scope of definition of the circumferential thrust force F3 exerted by the linear actuator 34 decreases as the circumferential thrust force FI exerted by the linear actuator 30 increases.
Da quanto sopra indicato si deduce che per una serie di valori di forza di spinta circonferenziale associati a FI, il valore associabile alla forza di spinta circonferenziale F3 che rispetta sempre le tre condizioni necessarie allo scorrimento dell'anello flessibile 10 lungo il perno di vincolo 20 è uguale alla forza di attrito massima μΝ2 esercitata dal perno di vincolo 22, ovvero From the above it can be deduced that for a series of values of the circumferential thrust force associated with FI, the value that can be associated with the circumferential thrust force F3 which always respects the three conditions necessary for the sliding of the flexible ring 10 along the constraint pin 20 is equal to the maximum frictional force μΝ2 exerted by the retaining pin 22, that is
F3 = μΝ2 F3 = μΝ2
ed il valore associabile alla forza di spinta circonferenziale FI che rispetta sempre le tre condizioni necessarie allo scorrimento dell'anello flessibile 10 lungo il perno di vincolo 20 è minore alla somma delle forze di attrito massima esercitate dai perni di vincolo 22, 24, ovvero and the value that can be associated with the circumferential thrust force FI which always respects the three conditions necessary for the sliding of the flexible ring 10 along the constraint pin 20 is less than the sum of the maximum friction forces exerted by the constraint pins 22, 24, or
FI < (μΝ3+ μΝ2), FI <(μΝ3 + μΝ2),
diversamente, l'ambito di definizione di F3 sarebbe nullo. Queste ultime condizioni consentono di ottenere il massimo passo, quindi la massima velocità angolare, a coppia esterna nulla. otherwise, the scope of definition of F3 would be null. These last conditions allow to obtain the maximum pitch, therefore the maximum angular speed, with zero external torque.
Nel caso in cui le forze di attrito massime μΝΙ, μΝ2, μΝ3 esercitate da tutti perni di vincolo 20, 22, 24 fossero uguali fra loro, ovvero If the maximum frictional forces μΝΙ, μΝ2, μΝ3 exerted by all retaining pins 20, 22, 24 were equal to each other, or
μΝΙ = μΝ2 = μΝ3, μΝΙ = μΝ2 = μΝ3,
la forza di spinta circonferenziale FI esercitata dal primo attuatore lineare 30 risulterà uguale al doppio della forza di attrito massima μΝΙ esercitata da un perno di vincolo, ovvero the circumferential thrust force FI exerted by the first linear actuator 30 will be equal to double the maximum friction force μΝΙ exerted by a retaining pin, or
FI = 2 * μΝΙ FI = 2 * μΝΙ
e la forza di spinta circonferenziale F3 esercitata dal terzo attuatore lineare 34 risulterà uguale a metà della forza di spinta circonferenziale FI esercitata dal primo attuatore lineare 30, ovvero and the circumferential thrust force F3 exerted by the third linear actuator 34 will be equal to half the circumferential thrust force FI exerted by the first linear actuator 30, or
FI FI
<F3 =>T <F3 => T
Si consideri ora il caso in cui una coppia esterna agisce sull'anello flessibile 10. Con particolare riferimento alla figura 5, Indichiamo nel seguito con Cl, C2, C3, le componenti tangenziali indotte da una coppia esterna agente sull'anello flessibile 10, ciascuna agente rispettivamente in corrispondenza dei perni di vincolo 22, 24, 20. Now consider the case in which an external torque acts on the flexible ring 10. With particular reference to Figure 5, we indicate in the following with Cl, C2, C3, the tangential components induced by an external torque acting on the flexible ring 10, each acting respectively in correspondence with the fastening pins 22, 24, 20.
Le componenti tangenziali Cl, C2, C3 sono determinate dalle relazioni: The tangential components Cl, C2, C3 are determined by the relations:
CI = C2 = C3 CI = C2 = C3
(Cl C2 C3) * R = T (Cl C2 C3) * R = T
dove R è il raggio dell'anello flessibile 10 e T è la coppia esterna agente su di esso. where R is the radius of the flexible ring 10 and T is the external torque acting on it.
Considerando il caso semplice in cui C1=C2=C3, indicheremo nel seguito con C la componente tangenziale indotta da una coppia esterna agente sull'anello flessibile 10 in corrispondenza di ciascuno dei perni di vincolo 22, 24, 26. Considering the simple case in which C1 = C2 = C3, in the following we will indicate with C the tangential component induced by an external torque acting on the flexible ring 10 in correspondence with each of the constraint pins 22, 24, 26.
Affinché l'anello flessibile 10 scorra solo lungo il perno di vincolo 20, la spinta circonferenziale FI del primo attuatore lineare 30 deve essere maggiore della forza di attrito massima μΝΙ esercitata dal perno 20 e della componente tangenziale di coppia C lungo il perno di vincolo 20, ovvero In order for the flexible ring 10 to slide only along the retaining pin 20, the circumferential thrust FI of the first linear actuator 30 must be greater than the maximum frictional force μΝΙ exerted by the pin 20 and the tangential torque component C along the retaining pin 20 , that is to say
FI > μΝΙ C FI> μΝΙ C
Il terzo attuatore lineare 34 deve bilanciare la forza circonferenziale FI del primo attuatore lineare 30 e la componente tangenziale di coppia C lungo il perno di vincolo 24 affinché l'anello non scorra in corrispondenza di questo perno 24, ovvero The third linear actuator 34 must balance the circumferential force FI of the first linear actuator 30 and the tangential torque component C along the constraint pin 24 so that the ring does not slide at this pin 24, that is
F3 > FI - μΝ3 C F3> FI - μΝ3 C
Infine, la spinta circonferenziale F3 del terzo attuatore lineare 34 deve essere inferiore alla forza di attrito massima μΝ2 esercitata dal perno 22 meno la componente tangenziale di coppia C, ovvero Finally, the circumferential thrust F3 of the third linear actuator 34 must be less than the maximum frictional force μΝ2 exerted by the pin 22 minus the tangential torque component C, that is
F3 < μΝ2 - C F3 <μΝ2 - C
Se questa condizione non fosse rispettata, nel tentativo di evitare che l'anello scorra lungo il perno di vincolo 24, si indurrebbe l'anello flessibile 10 a scorrere lungo il perno 22. If this condition were not met, in an attempt to prevent the ring from sliding along the locking pin 24, the flexible ring 10 would be induced to slide along the pin 22.
In figura 6 le tre condizioni sono rappresentate con il formalismo tipico della matematica di base e nella ulteriore condizione esemplificativa in cui le forze di attrito massime μΝΙ, μΝ2, μΝ3 esercitate da tutti perni di vincolo 20, 22, 24 sono uguali fra loro, che non introduce una perdita di generalità al discorso ma ne semplifica la comprensione. In figure 6 the three conditions are represented with the typical formalism of basic mathematics and in the further exemplary condition in which the maximum friction forces μΝΙ, μΝ2, μΝ3 exerted by all constraint pins 20, 22, 24 are equal to each other, which it does not introduce a loss of generality to the speech but simplifies its understanding.
Da quanto sopra indicato si deduce che la coppia esterna C riduce l'ambito di validità della forza circonferenziale F3 del terzo attuatore lineare 34 e richiede una forza circonferenziale FI del primo attuatore lineare 30 maggiore rispetto alla situazione in cui la coppia esterna C è nulla. From the above it can be deduced that the external torque C reduces the range of validity of the circumferential force F3 of the third linear actuator 34 and requires a circumferential force FI of the first linear actuator 30 which is greater than the situation in which the external torque C is zero.
Per una serie di valori di forza associati a FI il valore associabile a F3 che rispetta sempre le tre condizioni necessarie allo scorrimento lungo il perno di vincolo 20 in presenza di coppia esterna è uguale alla forza di attrito massima μΝ2 esercitata dal perno 22 meno la componente tangenziale di coppia C, ovvero: For a series of force values associated with FI, the value that can be associated with F3 which always respects the three conditions necessary for sliding along the constraint pin 20 in the presence of external torque is equal to the maximum friction force μΝ2 exerted by the pin 22 minus the component tangential torque C, that is:
F3 = μΝ2 - C F3 = μΝ2 - C
e il valore massimo che la coppia esterna T può assumere per poter essere trasmessa è uguale alla forza di attrito massima μΝΙ esercitata dal perno 20 moltiplicata per il raggio dell'anello flessibile R, ovvero and the maximum value that the external torque T can assume in order to be transmitted is equal to the maximum friction force μΝΙ exerted by the pin 20 multiplied by the radius of the flexible ring R, that is
T = μΝΙ * R T = μΝΙ * R
nella condizione semplificativa in cui le forze di attrito massime μΝ Ι, μΝ2, μΝ3 esercitate da tutti perni di vincolo 20, 22, 24 sono uguali fra loro. Quest'ultima considerazione discende dal fatto che se la coppia esterna T agente sull'anello flessibile 10 è uguale alla forza di attrito massima μΝΙ esercitata dal perno 20 moltiplicata per il raggio dell'anello flessibile R e se le forze di attrito massime μΝΙ, μΝ2, μΝ3 esercitate da tutti perni di vincolo 20, 22, 24 sono uguali fra loro, allora la componente tangenziale di coppia C è uguale ad un terzo della forza di attrito massima μΝ Ι generata da uno qualsiasi dei perni di vincolo 20, 22, 24, ovvero: in the simplified condition in which the maximum friction forces μΝ Ι, μΝ2, μΝ3 exerted by all retaining pins 20, 22, 24 are equal to each other. This last consideration derives from the fact that if the external torque T acting on the flexible ring 10 is equal to the maximum friction force μΝΙ exerted by the pin 20 multiplied by the radius of the flexible ring R and if the maximum friction forces μΝΙ, μΝ2 , μΝ3 exerted by all retaining pins 20, 22, 24 are equal to each other, then the tangential torque component C is equal to one third of the maximum friction force μΝ Ι generated by any of the retaining pins 20, 22, 24 , that is to say:
C = ì μΝΙ C = ì μΝΙ
Per tale valore di componente tangenziale di coppia C gli estremi inferiore e superiore dell'ambito di definizione della forza circonferenziale F3 coincidono, ed esiste uno ed un solo valore di forza circonferenziale F3 che garantisce il corretto funzionamento del motore. For this tangential torque component value C, the lower and upper extremes of the scope of definition of the circumferential force F3 coincide, and there is one and only one circumferential force value F3 which guarantees the correct operation of the motor.
Alla luce di quanto sopra indicato, un metodo di aumento della coppia trasmessa da un motore azionato dal moto di attuatori lineari secondo la presente invenzione comprenderà almeno le seguenti fasi: In light of the above, a method of increasing the torque transmitted by a motor driven by the motion of linear actuators according to the present invention will comprise at least the following steps:
attivare un primo attuatore lineare 30 per applicare una prima forza predeterminata FI all'anello flessibile 10, activating a first linear actuator 30 to apply a first predetermined force F1 to the flexible ring 10,
attivare un secondo attuatore lineare 34 per applicare una seconda forza predeterminata F3 all'anello flessibile 10, activating a second linear actuator 34 to apply a second predetermined force F3 to the flexible ring 10,
il valore di detta prima forza predeterminata FI essendo maggiore del valore di detta seconda forza predeterminata F3. the value of said first predetermined force F1 being greater than the value of said second predetermined force F3.
Con particolare riferimento al grafico di figura 7, in cui in ascissa è riportato il tempo T ed in ordinata la forza F, gli attuatori lineari 30, 34 sono attivati contemporaneamente e per un primo predeterminato intervallo di tempo t in modo da esercitare una forza progressivamente crescente sull'anello flessibile 10. In tale intervallo, il primo attuatore lineare 30 raggiungerà un predeterminato primo valore massimo di forza FI, mentre il secondo attuatore lineare 34 raggiungerà un predeterminato primo valore intermedio di forza F3, minore del predeterminato primo valore massimo di forza FI raggiunto dal primo attuatore lineare 30. With particular reference to the graph of Figure 7, in which the time T is shown in the abscissa and the force F in the ordinate, the linear actuators 30, 34 are activated simultaneously and for a first predetermined time interval t so as to exert a force progressively increasing on the flexible ring 10. In this interval, the first linear actuator 30 will reach a predetermined first maximum force value FI, while the second linear actuator 34 will reach a predetermined first intermediate force value F3, less than the predetermined first maximum force value FI reached by the first linear actuator 30.
Alla fine dell'intervallo di tempo t, entrambi gli attuatori 30, 34 diminuiranno la forza applicata all'anello flessibile 10 fin tanto che la forza F3 esercitata dal secondo attuatore lineare 34 non sarà pari a zero, e la forza FI esercitata dal primo attuatore lineare 30 sarà uguale ad un predeterminato secondo valore intermedio di forza FI minore del predeterminato primo valore massimo di forza FI applicata in precedenza e, preferibilmente, ma non necessariamente, pari al predeterminato primo valore intermedio di forza F3. In questo modo l'anello flessibile 10 è scorso sul perno 20 per un tratto predeterminato. At the end of the time interval t, both actuators 30, 34 will decrease the force applied to the flexible ring 10 until the force F3 exerted by the second linear actuator 34 is zero, and the force FI exerted by the first actuator linear 30 will be equal to a predetermined second intermediate value of force FI less than the predetermined first maximum value of force FI applied previously and, preferably, but not necessarily, equal to the predetermined first intermediate value of force F3. In this way, the flexible ring 10 slides over the pin 20 for a predetermined length.
Successivamente, è attivato il terzo attuatore lineare 32 per un secondo predeterminato intervallo di tempo t' in modo da esercitare una forza F3 progressivamente crescente sull'anello flessibile 10. In tale intervallo di tempo t', il primo attuatore lineare 30 potrà mantenere inalterato il predeterminato secondo valore intermedio di forza esercitata sull'anello flessibile 10 alla fine del primo intervallo di tempo t, mentre il terzo attuatore lineare 32 raggiungerà progressivamente un predeterminato secondo valore massimo di forza F2, che potrà essere uguale al predeterminato primo valore massimo di forza FI esercitata dal primo attuatore lineare 30 nel primo intervallo di tempo t. Subsequently, the third linear actuator 32 is activated for a second predetermined time interval t 'so as to exert a progressively increasing force F3 on the flexible ring 10. In this time interval t', the first linear actuator 30 will be able to maintain the predetermined second intermediate value of force exerted on the flexible ring 10 at the end of the first time interval t, while the third linear actuator 32 will progressively reach a predetermined second maximum value of force F2, which may be equal to the predetermined first maximum value of force FI exerted by the first linear actuator 30 in the first time interval t.
Alla fine del secondo intervallo di tempo t', entrambi gli attuatori 30, 32 diminuiranno la forza applicata all'anello flessibile 10 fin tanto che la forza esercitata dal primo attuatore lineare 30 non sarà pari a zero e la forza esercitata dal secondo attuatore lineare 32 potrà essere uguale ad un predeterminato terzo valore intermedio di forza F2, minore del predeterminato secondo valore massimo di forza F2 applicata in precedenza e, preferibilmente, ma non necessariamente, uguale al predeterminato secondo valore di forza FI e/o al predeterminato primo valore intermedio di forza F3. Alla fine di questo intervallo l'anello flessibile 10 è scorso sul perno 22 per un tratto predeterminato. At the end of the second time interval t ', both actuators 30, 32 will decrease the force applied to the flexible ring 10 until the force exerted by the first linear actuator 30 is zero and the force exerted by the second linear actuator 32 may be equal to a predetermined third intermediate value of force F2, less than the predetermined second maximum value of force F2 applied previously and, preferably, but not necessarily, equal to the predetermined second value of force FI and / or to the predetermined first intermediate value of force F3. At the end of this interval the flexible ring 10 has slid on the pin 22 for a predetermined length.
Successivamente, è attivato il terzo attuatore lineare 34 per un terzo predeterminato intervallo di tempo t" in modo da esercitare una forza progressivamente crescente sull'anello flessibile 10. In tale intervallo di tempo t", il secondo attuatore lineare 32 potrà mantenere inalterata il predeterminato terzo valore di forza intermedio F2 esercitata sull'anello flessibile 10 alla fine del secondo intervallo di tempo t', mentre il terzo attuatore lineare 34 raggiungerà progressivamente un terzo valore massimo di forza F3, che potrà essere uguale al valore di forza massimo FI e/o F2 esercitata dagli attuatori lineari 30 e/o 32 negli intervalli di tempo precedenti t e t'. Subsequently, the third linear actuator 34 is activated for a third predetermined time interval t "so as to exert a progressively increasing force on the flexible ring 10. In this time interval t", the second linear actuator 32 will be able to maintain the predetermined third intermediate force value F2 exerted on the flexible ring 10 at the end of the second time interval t ', while the third linear actuator 34 will progressively reach a third maximum force value F3, which may be equal to the maximum force value FI and / or F2 exerted by the linear actuators 30 and / or 32 in the preceding time intervals t and t '.
Alla fine del terzo predeterminato intervallo di tempo t", entrambi gli attuatori 32, 34 diminuiranno la forza applicata all'anello flessibile 10 fin tanto che la forza esercitata dal secondo attuatore lineare 32 non sarà pari a zero e la forza esercitata dal terzo attuatore lineare 34 potrà essere uguale ad un predeterminato quarto valore intermedio di forza F3 minore del valore massimo di forza F3 applicata in precedenza e, preferibilmente, ma non necessariamente, uguale ad uno dei precedenti predeterminati valori intermedi di forza FI, F2. Alla fine di questo intervallo l'anello flessibile 10 è scorso sul perno 24 per un tratto predeterminato. At the end of the third predetermined time interval t ", both actuators 32, 34 will decrease the force applied to the flexible ring 10 until the force exerted by the second linear actuator 32 is zero and the force exerted by the third linear actuator 34 may be equal to a predetermined fourth intermediate value of force F3 less than the maximum value of force F3 applied previously and, preferably, but not necessarily, equal to one of the previous predetermined intermediate values of force FI, F2. At the end of this interval the flexible ring 10 has passed over the pin 24 for a predetermined length.
I predeterminati valori intermedi e valori massimi di forza FI, F2, F3 sopra indicati raggiunti dagli attuatori lineari 30, 32, 34 possono essere un valore tale da consentire lo scorrimento dell'anello flessibile 10 e la massimizzazione della coppia trasmessa dal motore 1, o un qualsiasi altro valore predeterminato durante attività sperimentali condotte su un banco prova. The predetermined intermediate values and maximum values of force FI, F2, F3 indicated above reached by the linear actuators 30, 32, 34 can be such a value as to allow the sliding of the flexible ring 10 and the maximization of the torque transmitted by the motor 1, or any other predetermined value during experimental activities conducted on a test bench.
Le fasi sopra descritte potranno essere ripetute ciclicamente per consentire al motore 1 di ruotare in modo continuato e definendo così una legge di comando del motore 1 che consente di massimizzare la coppia trasmessa. The steps described above can be repeated cyclically to allow the motor 1 to rotate continuously and thus defining a control law of the motor 1 which allows to maximize the transmitted torque.
In altri termini, la legge di comando di un motore ad attuatori lineari come quello descritto in precedenza comprende un attuatore lineare primario che imprime un primo valore di forza circonferenziale predeterminato su un elemento di conversione elastico, ed un attuatore lineare secondario che imprime un secondo valore di forza circonferenziale predeterminato su un elemento di conversione elastico, il valore di forza esercitato dall'attuatore primario essendo maggiore del valore di forza esercitato dell'attuatore secondario. Nello sviluppo temporale di detta legge di comando, il ruolo di attuatore lineare primario ed il ruolo di attuatore lineare secondario verranno assunti di volta in volta da un differente e successivo attuatore lineare 30, 32, 34, in modo tale da imprimere detta forza circonferenziale su differenti e successivi lobi 21, 23, 25 dell'anello flessibile 10 e consentirne lo scorrimento e l'aumento della coppia trasmessa dal motore 1. In other words, the control law of a linear actuator motor such as the one described above comprises a primary linear actuator which impresses a first predetermined circumferential force value on an elastic conversion element, and a secondary linear actuator which impresses a second value of predetermined circumferential force on an elastic conversion element, the force value exerted by the primary actuator being greater than the force value exerted by the secondary actuator. In the temporal development of said command law, the role of primary linear actuator and the role of secondary linear actuator will be assumed from time to time by a different and subsequent linear actuator 30, 32, 34, in such a way as to impart said circumferential force on different and successive lobes 21, 23, 25 of the flexible ring 10 and allow it to slide and increase the torque transmitted by the motor 1.
Numerose sperimentazioni condotte dalla richiedente hanno ulteriormente evidenziato che per migliorare le prestazioni del motore 1 è possibile agire sulle spinte esercitate dai perni di vincolo 20, 22, 24. Con particolare riferimento alla generazione dello scorrimento nel solo perno di vincolo 20, le azioni che migliorano le prestazioni del motore 1, agendo sulla spinta dei perni di vincolo 20, 22, 24 sono la diminuzione della forza di attrito massimo μΝΙ esercitata dal perno 20, e l'incremento delle forze di attrito massimo μΝ2, μΝ3 esercitate rispettivamente dai perni 22 e 24. Numerous experiments conducted by the Applicant have further highlighted that to improve the performance of the motor 1 it is possible to act on the thrusts exerted by the constraint pins 20, 22, 24. With particular reference to the generation of sliding in the constraint pin 20 alone, the actions that improve the performance of the motor 1, acting on the thrust of the retaining pins 20, 22, 24 are the decrease in the maximum friction force μΝΙ exerted by the pin 20, and the increase in the maximum friction forces μΝ2, μΝ3 exerted respectively by the pins 22 and 24.
Una modifica delle spinte esercitate dai perni 20, 22, 24 aumenta sia l'ambito di validità della forza circonferenziale esercitata dal terzo attuatore lineare 34 che il valore massimo ammissibile dalla forza circonferenziale esercitata dal primo attuatore lineare 30. A modification of the thrusts exerted by the pins 20, 22, 24 increases both the scope of validity of the circumferential force exerted by the third linear actuator 34 and the maximum admissible value of the circumferential force exerted by the first linear actuator 30.
La modifica delle spinte dei perni di vincolo 20, 22, 24 consente anche di aumentare la coppia trasmissibile oltre quella massima teorica discussa in precedenza. The modification of the thrusts of the retaining pins 20, 22, 24 also allows to increase the transmissible torque beyond the theoretical maximum previously discussed.
Secondo una ulteriore forma di attuazione preferita della presente invenzione, illustrata in figura 8, un motore 1 azionato dal moto di attuatori lineari comprende un elemento di conversione elastico, ad esempio, un anello flessibile 10, disposto su un piano base π. L'anello flessibile 10 è inserito forzato all'interno di una pluralità di perni di vincolo 20, 22, 24 vincolati al piano π, e presenta una forma sostanzialmente laminare e comprendente due facce opposte, almeno una di dette facce essendo una superficie in grado di interagire con detti mezzi di vincolo (20, 22, 24). According to a further preferred embodiment of the present invention, illustrated in Figure 8, a motor 1 driven by the motion of linear actuators comprises an elastic conversion element, for example, a flexible ring 10, arranged on a base plane π. The flexible ring 10 is forcedly inserted inside a plurality of constraint pins 20, 22, 24 constrained to the plane π, and has a substantially laminar shape comprising two opposite faces, at least one of said faces being a surface capable of to interact with said constraint means (20, 22, 24).
Nella forma di attuazione illustrata, i perni di vincolo 20, 22, 24 sono disposti equidistanti fra loro in senso circonferenziale in modo tale che l'anello flessibile risulti deformato, ed in particolare presenta tre lobi. In the illustrated embodiment, the fastening pins 20, 22, 24 are arranged equidistant from each other in a circumferential direction in such a way that the flexible ring is deformed, and in particular has three lobes.
Naturalmente, il numero, la disposizione e la tipologia dei perni di vincolo potrà ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the number, arrangement and typology of the fastening pins may widely vary with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention.
Il motore 1 comprende un primo gruppo di attuatori lineari 30, 32, 34 disposti distribuiti sulla circonferenza dell'anello flessibile 10 e radialmente sfalsati rispetto ai perni di vincolo 20, 22, 24. Nella forma di attuazione illustrata e descritta, il primo gruppo di attuatori lineari 30, 32, 34 è disposto in corrispondenza dei lobi dell'anello flessibile 10 ed esternamente all'anello flessibile 10, ovvero disposti affacciati alla superficie esterna dell'anello flessibile 10. Ciascun attuatore lineare 30, 32, 34 agisce con moto alternato in detto piano π lungo rispettive linee di azione X, Χ', X" in modo da esercitare una forza di spinta circonferenziale FI, F2, F3 su detto anello flessibile 10. The motor 1 comprises a first group of linear actuators 30, 32, 34 arranged distributed on the circumference of the flexible ring 10 and radially offset with respect to the fastening pins 20, 22, 24. In the illustrated and described embodiment, the first group of linear actuators 30, 32, 34 is arranged in correspondence with the lobes of the flexible ring 10 and externally to the flexible ring 10, or arranged facing the external surface of the flexible ring 10. Each linear actuator 30, 32, 34 acts with reciprocating motion in said plane π along respective lines of action X, Χ ', X "so as to exert a circumferential thrust force FI, F2, F3 on said flexible ring 10.
Naturalmente, il numero, la disposizione e la tipologia degli attuatori lineari potrà variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Ad esempio, gli attuatori potranno essere di tipo piezoelettrico, pneumatico, a solenoide o di qualsiasi altra tipologia che generi una forza radiale sull'anello flessibile 10. Naturally, the number, arrangement and type of linear actuators may vary with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention. For example, the actuators may be of the piezoelectric, pneumatic, solenoid type or of any other type which generates a radial force on the flexible ring 10.
Secondo questa forma di attuazione particolarmente preferita, gli attuatori lineari 30, 32, 34 sono del tipo piezoelettrico, in quanto la loro configurazione consente di ridurre gli ingombri e, di conseguenza, di realizzare un motore 1 che risulti di dimensioni contenute. According to this particularly preferred embodiment, the linear actuators 30, 32, 34 are of the piezoelectric type, since their configuration allows to reduce the overall dimensions and, consequently, to provide a motor 1 which is of limited size.
Il motore 1 comprende inoltre un secondo gruppo di attuatori lineari, nel seguito per semplicità di descrizione definiti come attuatori lineari di blocco 40, 42, 44, disposti distribuiti sulla circonferenza dell'anello flessibile 10 ed in corrispondenza dei perni di vincolo 20, 22, 24. Nella forma di attuazione illustrata in figura 11, i perni di vincolo 20, 22, 24 sono disposti affacciati alla prima di dette due superfici opposte dell'anello flessibile 10, ovvero la superficie esterna dell'anello flessibile 10, e gli attuatori lineari di blocco 40, 42, 44 sono disposti in corrispondenza dei perni di vincolo 20, 22, 24 ed internamente all'anello flessibile 10, ovvero disposti affacciati all'altra di dette due facce opposte dell'anello flessibile 10. The motor 1 also comprises a second group of linear actuators, in the following for simplicity of description defined as linear blocking actuators 40, 42, 44, arranged distributed on the circumference of the flexible ring 10 and in correspondence with the constraint pins 20, 22, 24. In the embodiment illustrated in Figure 11, the fastening pins 20, 22, 24 are arranged facing the first of said two opposite surfaces of the flexible ring 10, i.e. the external surface of the flexible ring 10, and the linear actuators blocks 40, 42, 44 are arranged in correspondence with the fastening pins 20, 22, 24 and inside the flexible ring 10, or arranged facing each other of said two opposite faces of the flexible ring 10.
Naturalmente, il numero e la disposizione dei perni di vincolo 20, 22, 24 e degli attuatori lineari di blocco 40, 42, 44 potrà variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Ad esempio, i perni di vincolo 20, 22, 24 potranno essere disposti internamente all'anello flessibile 10 e gli attuatori lineari di blocco 40, 42, 44 potranno essere disposti esternamente all'anello flessibile 10 senza modificare il principio di funzionamento del motore 1. Allo stesso modo, la tipologia gli attuatori potrà essere di tipo piezoelettrico, pneumatico, a solenoide o di qualsiasi altra tipologia che generi una forza radiale sull'anello flessibile 10, e potranno essere in numero differente dal numero dei perni di vincolo 20, 22, 24. Naturally, the number and arrangement of the fastening pins 20, 22, 24 and of the linear locking actuators 40, 42, 44 may vary with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention. For example, the fastening pins 20, 22, 24 can be arranged inside the flexible ring 10 and the linear locking actuators 40, 42, 44 can be arranged outside the flexible ring 10 without modifying the operating principle of the motor 1 Similarly, the typology of the actuators may be of the piezoelectric, pneumatic, solenoid or any other type that generates a radial force on the flexible ring 10, and may be in a number different from the number of fastening pins 20, 22. , 24.
Ciascun attuatore lineare di blocco 40, 42, 44 ha il compito di esercitare una forza di spinta contro l'anello flessibile 10 dalla parte opposta rispetto al rispettivo perno di vincolo 20, 22, 24, con il risultato di aumentare la spinta del rispettivo perno di vincolo 20, 22, 24 ma anche di generare esso stesso una seconda reazione d'attrito sull'anello flessibile 10. Each linear blocking actuator 40, 42, 44 has the task of exerting a thrust force against the flexible ring 10 on the opposite side with respect to the respective constraint pin 20, 22, 24, with the result of increasing the thrust of the respective pin constraint 20, 22, 24 but also to generate itself a second friction reaction on the flexible ring 10.
Nell'uso, con riferimento al metodo sopra descritto, quando gli attuatori lineari 30, 34 sono attivati contemporaneamente e per un primo predeterminato intervallo di tempo t in modo da esercitare una forza progressivamente crescente sull'anello flessibile 10, il secondo e terzo attuatore lineare di blocco 42 e 44 esercitano una forza di spinta contro i perni di vincolo 22 e 24 in modo tale da incrementare la forza massima di attrito μΝ2 e μΝ3 dei rispettivi perni di vincolo 22 e 24. In tale intervallo, il primo attuatore lineare di blocco 40 rimarrà non attivo favorendo lo scorrimento dell'anello flessibile 10 sul perno di vincolo 20. In tale intervallo, il primo attuatore lineare 30 raggiungerà un predeterminato primo valore massimo di forza FI, mentre il secondo attuatore lineare 34 raggiungerà un predeterminato primo valore intermedio di forza F3, minore del primo valore massimo di forza FI raggiunto dal primo attuatore lineare 30. In use, with reference to the method described above, when the linear actuators 30, 34 are activated simultaneously and for a first predetermined time interval t so as to exert a progressively increasing force on the flexible ring 10, the second and third linear actuators 42 and 44 exert a thrust force against the constraint pins 22 and 24 in such a way as to increase the maximum friction force μΝ2 and μΝ3 of the respective constraint pins 22 and 24. In this interval, the first linear locking actuator 40 will remain inactive favoring the sliding of the flexible ring 10 on the constraint pin 20. In this interval, the first linear actuator 30 will reach a predetermined first maximum force value FI, while the second linear actuator 34 will reach a predetermined first intermediate value of force F3, less than the first maximum force value FI reached by the first linear actuator 30.
Alla fine dell'Intervallo di tempo t, entrambi gli attuatori 30, 34 diminuiranno la forza applicata all'anello flessibile 10 fin tanto che la forza F3 esercitata dal secondo attuatore lineare 34 non sarà pari a zero, e la forza FI esercitata dal primo attuatore lineare 30 sarà uguale ad un predeterminato secondo valore intermedio di forza FI minore del valore massimo di forza FI applicata in precedenza e, preferibilmente, ma non necessariamente, pari al secondo predeterminato valore di forza F3. In questo modo, l'anello flessibile 10 è scorso sul perno 22 per un tratto predeterminato. At the end of the time interval t, both actuators 30, 34 will decrease the force applied to the flexible ring 10 until the force F3 exerted by the second linear actuator 34 is zero, and the force FI exerted by the first actuator linear 30 will be equal to a predetermined second intermediate value of force F1 which is less than the maximum value of force F1 applied previously and, preferably, but not necessarily, equal to the second predetermined value of force F3. In this way, the flexible ring 10 has slid on the pin 22 for a predetermined length.
Successivamente, è attivato il primo attuatore di spinta 40 e disattivato il secondo attuatore di spinta 42, mentre il terzo attuatore di spinta 44 continua ad esercitare la medesima forza di prima. Quindi, è attivato il terzo attuatore lineare 32 per un secondo predeterminato intervallo di tempo t' in modo da esercitare una forza F3 progressivamente crescente sull'anello flessibile 10. In tale intervallo di tempo t', il primo attuatore lineare 30 potrà mantenere inalterata il predeterminato secondo valore intermedio di forza esercitata sull'anello flessibile 10 alla fine del primo intervallo di tempo t, mentre il terzo attuatore lineare 32 raggiungerà progressivamente un predeterminato secondo valore massimo di forza F2, che potrà essere uguale al primo valore massimo di forza FI esercitata dal primo attuatore lineare 30 nel primo intervallo di tempo t. Alla fine del secondo predeterminato intervallo di tempo t', entrambi gli attuatori 30, 32 diminuiranno la forza applicata all'anello flessibile 10 fin tanto che la forza esercitata dal primo attuatore lineare 30 non sarà pari a zero e la forza esercitata dal secondo attuatore lineare 32 potrà essere uguale ad un predeterminato terzo valore intermedio di forza F2, minore del valore massimo di forza F2 applicata in precedenza e, preferibilmente, ma non necessariamente, uguale al secondo predeterminato valore di forza FI e/o al predeterminato primo valore intermedio di forza F3. Alla fine di questo intervallo l'anello flessibile 10 è scorso sul perno 22 per un tratto predeterminato. Subsequently, the first thrust actuator 40 is activated and the second thrust actuator 42 is deactivated, while the third thrust actuator 44 continues to exert the same force as before. Then, the third linear actuator 32 is activated for a second predetermined time interval t 'so as to exert a progressively increasing force F3 on the flexible ring 10. In this time interval t', the first linear actuator 30 will be able to maintain the predetermined second intermediate value of force exerted on the flexible ring 10 at the end of the first time interval t, while the third linear actuator 32 will progressively reach a predetermined second maximum value of force F2, which may be equal to the first maximum value of force FI exerted from the first linear actuator 30 in the first time interval t. At the end of the second predetermined time interval t ', both actuators 30, 32 will decrease the force applied to the flexible ring 10 until the force exerted by the first linear actuator 30 is zero and the force exerted by the second linear actuator 32 may be equal to a predetermined third intermediate value of force F2, less than the maximum value of force F2 applied previously and, preferably, but not necessarily, equal to the second predetermined value of force FI and / or to the predetermined first intermediate value of force. F3. At the end of this interval the flexible ring 10 has slid on the pin 22 for a predetermined length.
Le fasi sopra descritte potranno essere ripetute ciclicamente per consentire di ruotare il motore 1 in modo continuato e massimizzando la coppia trasmessa dal motore 1 stesso. The steps described above can be repeated cyclically to allow the motor 1 to be rotated continuously and maximizing the torque transmitted by the motor 1 itself.
Tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. Analogamente, i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni. All the details can be replaced by other technically equivalent elements. Similarly, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements without thereby abandoning the scope of the protection of the following claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITUB2015A009424A ITUB20159424A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators. |
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| ITUB2015A009424A ITUB20159424A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators. |
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| ITUB2015A009424A ITUB20159424A1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method of increasing the torque transmitted by a motor driven by linear actuators. |
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Citations (4)
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| JPS6323570A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-30 | Hitachi Ltd | Rotational actuator |
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2015
- 2015-12-15 IT ITUB2015A009424A patent/ITUB20159424A1/en unknown
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