PL248796B1 - Siłownik liniowy z napędem obrotowym oraz stabilizacją tłoczyska - Google Patents

Abstract

Siłownik liniowy z napędem obrotowym, zwłaszcza dla aktuatora systemów symulacji ruchu, mający tłoczysko (7) charakteryzuje się tym, że tłoczysko (7) jest stabilizowane przez moduł posuwu A.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest siłownik liniowy z napędem obrotowym, zwłaszcza dla aktuatora systemów symulacji ruchu.

Systemy symulacyjne to systemy, w których jest możliwie odtworzenie w ujęciu fizykalnym warunków w jakich znajduje się symulowany obiekt (pojazd drogowy lub statek powietrzny). W urządzeniach tych łączy się efekty wizualne otoczenia wewnętrznego i zewnętrznego (wyposażenie kabiny, oświetlenie, efekty dźwiękowe, wizualizacja otoczenia itp.) z fizycznym odtworzeniem poruszania się kabiny, wraz z występującymi oddziaływaniem sił i momentów w stanie statycznym i dynamicznym (np. jazda po równej powierzchni, hamowanie pojazdu, poślizg itp.). Odwzorowanie fizyczne takiego procesu wiąże się opracowaniem układu kinematyki i dynamiki obiektu poprzez stosowanie platform o kilku stopniach swobody ruchu wraz ze specjalnym układem napędowym i systemem sterowania.

Znane są rozwiązania systemów symulacyjnych z patentów US.8608475B2, US.5829982, US.9186590B2, ‘US.9430953B2, US.10056004B2, US.2015/0356878A1, US.2018/0233060A1, w których wykorzystywane są różnego rodzaju platformy dla systemów symulacyjnych i metod w nich stosowanych.

Znane są również rozwiązania układów napędowych z patentów WO 01/25654, US005722304A, US00661.9147B1, WO 03/056221A1 oraz US.10012295B2, US.2015/0323049A1, US.6354949B1, w których przedstawiono rozwiązania układów napędowych o posuwie liniowym.

W istniejących rozwiązaniach układów napędowych stosowane w nich aktuatory przetwarzają ruchu obrotowy na ruch postępowy a oś ruchu obrotowego i oś ruchu postępowego są do siebie równoległe. W takich układach występuje zjawisko oddziaływania sił poprzecznych lub skierowanych pod kątem do osi wysuwu tłoczyska siłownika.

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania, które pozwoli zniwelować oddziaływanie sił prostopadłych i skośnych działających w odniesieniu do osi realizowanego kierunku ruchu.

Cel ten realizuje siłownik liniowy z napędem obrotowym, zwłaszcza dla aktuatora systemów symulacji ruchu, mający tłoczysko którego istotą jest to, że tłoczysko jest stabilizowane przez moduł posuwu.

Korzystnie moduł posuwu jest w klatce stabilizującej.

Korzystnie klatkę stabilizującą stanowi obudowa siłownika.

Korzystnie moduł posuwu zawiera zestawy prowadzące złożone z łożysk tocznych umieszczonych na sworzniach, korzystnie rozmieszczonych w dwóch, równoległych osiach położonych symetrycznie względem osi wzdłużnej tłoczyska.

Korzystnie łożyska toczne to 8 łożysk prowadzących tłoczysko i przynajmniej 2 łożyska, najlepiej 4 łożyska, przekształcające obrót nakrętki kulowej na ruch postępowy.

Korzystnie zestawy prowadzące tłoczysko, są połączone nożycowo rozporowym wibroizolatorem i zespalane są za pomocą nakrętki kulowej.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że moduł posuwu niweluje oddziaływanie sił prostopadłych i skośnych działających w odniesieniu do osi realizowanego kierunku ruchu. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia płynną realizację ruchu przy równoczesnej minimalizacji oddziaływania sił nie osiowych działających na tłoczysko co minimalizuje efekt tarcia statycznego i zwiększa niezawodność systemu. Wzajemne interakcje pomiędzy układem napędowym i tłoczyskiem oraz stabilizacja tłoczyska umożliwiają bardziej efektywne działania w odniesieniu do istniejących obecnie rozwiązań.

Wynalazek został ujawniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia siłownik liniowy z napędem obrotowym uwidoczniony w przekroju, fig. 2 przedstawia siłownik linowy z napędem obrotowym ukazany w widoku izometrycznym, fig. 3 przedstawia moduł posuwu stabilizujący ruch tłoczyska, fig. 4 przedstawia moduł prowadzący tłoczysko.

Przykład realizacji I

Siłownik liniowy z napędem obrotowym zawiera: sprzęgło kłowe 1, układ łożyskowania 2 śruby kulowej, śrubę kulową 3, pierwszy tłumik 4 (odbojnik) - strona silnika, silnik 5, łożysko 6 modułu posuwu A, tłoczysko 7, układ zasilająco sterujący 8, nakrętkę kulową 9, drugi tłumik 10 (odbojnik) - strona tłoczyska, sprężynę zwrotną 11, tuleję kalibracyjną 12, moduł posuwu A, moduł prowadzący tłoczysko B, klatkę stabilizującą C, tłoczysko D, sprężynę akumulującą energię potencjalną E, śrubę napędową F, tuleję kalibracyjną G, łożysko główne H, układ mocowania silnika I.

W proponowanym wynalazku moduł posuwu A składa się z tłoczyska 7 ze stopą, umożliwiającego poślizg układu, nakrętki kulowej 9 oraz zestawów prowadzących połączonych wibroizolatorem dla kompensacji nierównomierności powierzchni wynikających z procesu produkcyjnego lub z procesu montażu.

Moduł posuwu A charakteryzuje się tym, że składa się z tłoczyska 7 ze stopą wykonaną z tworzywa sztucznego - ślizgowego najlepiej z Poliacetalu (POM-C), umożliwiającego poślizg układu, zestawów prowadzących złożonych z łożysk tocznych 6 (8 łożysk prowadzących tłoczysko, minimum 2 łożyska, korzystnie 4 łożyska przekształcające obrót nakrętki kulowej 9 na ruch postępowy) umieszczonych na sworzniach, korzystnie rozmieszczonych w dwóch, równoległych osiach położonych symetrycznie względem osi wzdłużnej tłoczyska 7. Zestawy prowadzące połączone nożycowo rozporowym wibroizolatorem zespalane są za pomocą nakrętki kulowej 9.

Układ stabilizacji ruchu tłoczyska 7 umieszczony jest w klatce stabilizującej C - obudowie siłownika napędowego o ruchu liniowym jak przedstawiono na fig. 1.

Elementami siłownika liniowego są odpowiednio: moduł posuwu A przekształcający ruch obrotowy na postępowy, moduł prowadzący B (stabilizujący), sprężyna E akumulująca energię potencjalną, śruba napędowa F, tuleja kalibracyjna G, łożysko ślizgowe 6 (łożysko modułu posuwu) oraz tuleje wibroizolacyjne i układ sterowniczo zasilający 8 silnika napędowego. Wał silnika napędowego połączony jest poprzez sprzęgło kłowe 1 rozłączne ze śrubą kulową 3 osadzoną z jednej strony w łożysku 2 a z drugiej strony w nakrętce kulowej 9. Wał oddziałuje poprzez opisany układ na tłoczysko 7, które stabilizowane jest modułem posuwu A. Proponowane rozwiązanie umożliwia płynną realizację ruchu przy równoczesnej minimalizacji oddziaływania sił nie osiowych działających na tłoczysko 7 co minimalizuje efekt tarcia statycznego i zwiększa niezawodność systemu. Wzajemne interakcje pomiędzy układem napędowym i tłoczyskiem 7 oraz stabilizacja tłoczyska 7 umożliwiają bardziej efektywne działania w odniesieniu do istniejących obecnie rozwiązań.

Siłownik liniowy z napędem obrotowym może zawierać system sterujący w postaci urządzeń energoelektronicznych wyposażonych w układy elektroniczne, elektryczne i sensory zintegrowane z komputerowym systemem sterowania.

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowe

1. Siłownik liniowy z napędem obrotowym, zwłaszcza dla aktuatora systemów symulacji ruchu, mający tłoczysko (7) znamienny tym, że tłoczysko (7) jest stabilizowane przez moduł posuwu (A).

2. Siłownik według zastrz. 1 znamienny tym, że moduł posuwu (A) jest w klatce stabilizujacej (C).

3. Siłownik według zastrz. 2 znamienny tym, że klatkę stabilizującą (C) stanowi obudowa siłownika.

4. Siłownik według zastrz. 1 znamienny tym, że moduł posuwu (A) zawiera zestawy prowadzące tłoczysko (7), złożone z łożysk (6) tocznych umieszczonych na sworzniach, korzystnie rozmieszczonych w dwóch, równoległych osiach położonych symetrycznie względem osi wzdłużnej tłoczyska (7).

5. Siłownik według zastrz. 4 znamienny tym, że łożyska (6) toczne to 8 łożysk prowadzących tłoczysko i przynajmniej 2 łożyska, najlepiej 4 łożyska, przekształcające obrót nakrętki kulowej (9) na ruch postępowy.

6. Siłownik według zastrz. 4 znamienny tym, że zestawy prowadzące tłoczysko (7), są połączone nożycowo rozporowym wibroizolatorem i zespalane są za pomocą nakrętki kulowej (9).