Transmisión con conversión giratoria a lineal.

Una transmisión con conversión giratoria a lineal que comprende:

una placa de base;

primer y segundo cabestrantes de accionamiento (2, 3) que pueden girar al unísono alrededor de un eje común en relación con dicha placa de base, teniendo dicho primer cabestrante de accionamiento (2) un diámetro más pequeño que dicho segundo cabestrante de accionamiento (3);

primer y segundo medios de polea loca (5, 8) que pueden girar alrededor de ejes (11, 13), estando losun miembro de varillaje (12) que soporta dichas primera y segunda poleas locas (5, 8) para su giro sobre sus ejes (11, 13) y que retiene dichos ejes a una distancia relativa determinada;

primer medio de la línea de polea (4) acoplado de forma enrollada alrededor del primer cabestrante de accionamiento, la primera polea loca (5) y el segundo cabestrante de accionamiento (3);

segundo medio de la línea de polea (7) acoplado de forma enrollada alrededor del primer cabestrante de accionamiento (2) y el segundo medio de polea loca (8) en el mismo sentido que el primero medio de la línea de polea (5); caracterizada por que:

los ejes de giro de los primer y segundo medios de polea loca (5, 8) son paralelos a dicho eje del cabestrante de accionamiento;

dicho miembro de varillaje (12) está acoplado en relación con dicha placa de base para su movimiento no curvado y sustancialmente lineal;

un tercer medio de la línea de polea (10) está acoplado de forma enrollada alrededor del segundo cabestrante de accionamiento (3) y el segundo medio de polea loca (8) en el mismo sentido que los primer y segundo medios de la línea de polea (4, 7);

de tal manera que puede operarse el giro de dichos cabestrantes de accionamiento (2, 3) al unísono para causar un arrollamiento diferencial de dichos primer, segundo y tercer medios de la línea de polea (4, 7, 10) en cooperación e instando con ello a dicha poleas locas (5, 8) y dicho miembro de varillaje (12) en dicho acoplamiento sustancialmente lineal de dicho miembro de varillaje en relación con dichos cabestrantes de accionamiento (2, 3).

Transmisión con conversión giratoria a lineal La presente invención se refiere a una transmisión con conversión giratoria a lineal y se refiere, particularmente, pero no exclusivamente, a las transmisiones para su uso en entornos confinados y de alta carga, tales como un simulador de vuelo de aeronaves.

Un sistema simulador de aeronaves consiste, por lo general, en una cabina que contiene controles de la aeronave simulados para su uso por un usuario del simulador. En la medida de lo posible, la finalidad del simulador es imitar el comportamiento de una aeronave desde el punto de vista de la experiencia del usuario. A tal efecto se proporcionan en la cabina controles mecánicos tales como una palanca de mando, palancas o pedales, para su accionamiento por parte del piloto. Estos están provistos de accionamiento hidráulico para proporcionar fuerzas de retroalimentación que simulan la retroalimentación mecánica que se experimentarían por un piloto en una situación real de vuelo. El accionamiento comprende la carga dinámica para simular los controles de vuelo experimentados por un piloto en todas las condiciones tanto en tierra como durante el vuelo. La experiencia del usuario, tal como la â?sensaciónâ? de los controles, variará con las condiciones atmosféricas, la velocidad de la aeronave y cualquier maniobra emprendidas por la aeronave que se está simulando. Además, los controles simulados deben reproducir las condiciones de fallos y fracasos. La precisión y la potencia para satisfacer todas estas demandas han requerido convencionalmente actuadores hidrostáticos servo-controlados, sofisticados.

Para un control de servo-bucle eficaz, es esencial que un actuador presente un funcionamiento sin problemas con muy baja fricción estática y de Coulomb, y reacción cero.

Sin embargo, se necesitarán muchos actuadores hidráulicos con el fin de proporcionar una simulación realista. Tener tantos actuadores hidráulicos puede ser problemático, ya que los actuadores hidráulicos requieren un mantenimiento considerable. Esto se debe a que los actuadores hidráulicos, sometidos al uso y desgaste, darán como resultado eventualmente fugas de fluido hidráulico. Por lo tanto, el fluido hidráulico, de vez en cuando, requerirá su sustitución, y aún más, los sellos dentro de los actuadores hidráulicos requerirán su sustitución. Por otra parte, en los diseños de simulador prácticos, los actuadores para los componentes de control de carga se encuentran a menudo en espacios confinados, y acceso a los mismos pueden estar por debajo â?" en tales casos las fugas de fluido hidráulico pueden ser particularmente frustrantes para un técnico de mantenimiento. Se puede necesitar proporcionar pantallas de protección contra el goteo para evitar el contacto del líquido con los componentes eléctricos o conductores locales a los actuadores.

Por lo tanto, se ha convertido en deseable emplear el uso de actuadores eléctricos en lugar de actuadores hidráulicos. En muchos casos, ha habido un deseo de actualizar los simuladores de vuelo existentes mediante la sustitución de los actuadores hidráulicos con actuadores eléctricos. Por otra parte, existe el deseo de evitar el rediseño excesivo de un dispositivo de simulación de vuelo para dar cabida a nuevos varillajes y transmisiones. Los actuadores hidráulicos son ventajosos porque se pueden acomodar dentro de espacios relativamente alargados, y requieren poco espacio de acceso; la provisión de fluido hidráulico bajo presión puede ser por medio de la tubería que es inherentemente flexible y por lo tanto se puede acomodar sin un desplazamiento significativo de los equipos vecinos.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar los actuadores eléctricos que se pueden acomodar en espacios relativamente pequeños dentro de los que se pueden haber instalado actuadores hidráulicos.

Los actuadores eléctricos comprenden generalmente un motor de accionamiento eléctrico y un acoplamiento mecánico para convertir la salida de giro del motor en desplazamiento lineal.

Dos formas de lograrlo se han implementado, es decir, un tren de engranajes (deseablemente de tolerancia estrecha para minimizar la reacción) o una disposición de impulso por cabestrante y cable con base en sector.

En cada caso, solo se puede lograr una salida de fuerza arqueada, y por lo tanto la conversión para la salida lineal requerirá una modificación y/o actualización del software con el fin de lograr la compensación de la diferencia en función de la transferencia dinámica entre la solicitud de potencia de entrada y la fuerza motriz de salida, entre el varillaje hidráulico a base original y la parte electromecánica de sustitución. Como alternativa, se puede proporcionar una etapa de transmisión adicional que convierte el movimiento en movimiento lineal verdadero, pero esta puede ser voluminosa.

Adicionalmente, aunque un enfoque de cabestrante y sector se puede utilizar para lograr una reducción en el giro, mediante el uso de un pequeño cabestrante y de un gran sector, una disposición de este tipo puede no ser compacta, y puede ser difícil, o imposible, de encajar en los bastidores de carga de control existentes diseñados para los actuadores hidráulicos. Adicionalmente, las relaciones de reducción están limitadas por la necesidad de un gran sector para unidades de pequeña relación uniforme, lo que significa que se deben instalar grandes motores y/o que las fuerzas obtenidas sean inferiores a las alcanzables por medio de los actuadores hidráulicos empleados

anteriormente.

Por otra parte, el diámetro mínimo de la polea (para una vida de fatiga del cable razonable) es generalmente aproximadamente 20 veces el diámetro del cable, cuando se utiliza cable de aeronaves muy flexible (por ejemplo, construcción 7x19) . En combinación con esto, para fines prácticos, las restricciones de espacio limitan la relación de reducción a aproximadamente 7:1, mientras que, para obtener la máxima densidad de potencia y la combinación óptima de fuerza y respuesta dinámica, el intervalo de relación de reducción más deseable está entre 10:01 y 20:01. Adicionalmente, una relación de reducción tal como ésta requerirá que el sector tenga un radio de entre 100 y 200 veces el diámetro del cable, si la vida del cable razonable se ha de mantener. Por lo tanto, se puede observar que la incorporación de disposiciones de polea de cabestrante y sector en diseños prácticos puede ser muy difícil.

Por lo tanto, es deseable proporcionar una trasmisión con conversión giratoria a lineal capaz de aojarse en un espacio relativamente pequeño, y que proporcione una relación sustancialmente lineal entre la fuerza y el desplazamiento. Por tanto, es deseable incorporar la reducción de velocidad y la conversión giratoria a lineal en una sola etapa. Proporcionar una estructura rígida y una que reduzca el efecto de la reacción es aún más deseable.

La patente de Estados Unidos número 4.526.050 desvela un mecanismo de accionamiento por cable cabestrante diferencial auto-tensado que tiene rodillos inclinados a cada lado del cabestrante diferencial, alrededor de cada uno de cuyos rodillos se enrolla un cable que pasa del tambor más grande al más pequeño del cabestrante diferencial.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona una trasmisión con conversión giratoria a lineal tal como se establece en la reivindicación 1.

El acoplamiento de los cabestrantes y los medios de polea loca, por medio del primer, segundo y tercer medios de la línea de polea, proporciona un varillaje en el que la unidad de giro de los cabestrantes en unísono causará un arrollamiento diferencial de los medios de la línea de polea y de este modo instará la primera polea loca hacia los cabestrantes en una dirección de arrollamiento, y por lo tanto, a la segunda polea loca correspondientemente lejos. La tensión se mantiene proporcionando los primer, segundo y tercer medios de la línea de polea.

En una realización preferida, los primer y segundo medios de polea loca son ruedas de polea sustancialmente cilíndricas. Las ruedas de poleas pueden comprender medios de acoplamiento de la línea de polea. Los cabestrantes pueden además estar provistos de medios de acoplamiento de la línea de polea. Los medios de acoplamiento de la línea de polea pueden comprender pistas helicoidales.

Los medios de la línea de polea pueden ser cables. Los cables pueden tener una construcción de alambre de metal.

Se puede proporcionar un motor de accionamiento, acoplado con los cabestrantes para el accionamiento giratorio del mismo. El motor de accionamiento puede ser eléctrico. El motor de accionamiento se puede acoplar directamente con los cabestrantes.

Un aspecto... [Seguir leyendo]

1. Una transmisión con conversión giratoria a lineal que comprende:

una placa de base; primer y segundo cabestrantes de accionamiento (2, 3) que pueden girar al unísono alrededor de un eje común en relación con dicha placa de base, teniendo dicho primer cabestrante de accionamiento (2) un diámetro más pequeño que dicho segundo cabestrante de accionamiento (3) ; primer y segundo medios de polea loca (5, 8) que pueden girar alrededor de ejes (11, 13) , estando los cabestrantes de accionamiento interpuestos entre el primer y el segundo medios de polea loca (5, 8) ; un miembro de varillaje (12) que soporta dichas primera y segunda poleas locas (5, 8) para su giro sobre sus ejes (11, 13) y que retiene dichos ejes a una distancia relativa determinada; primer medio de la línea de polea (4) acoplado de forma enrollada alrededor del primer cabestrante de accionamiento, la primera polea loca (5) y el segundo cabestrante de accionamiento (3) ; segundo medio de la línea de polea (7) acoplado de forma enrollada alrededor del primer cabestrante de accionamiento (2) y el segundo medio de polea loca (8) en el mismo sentido que el primero medio de la línea de polea (5) ; caracterizada por que:

los ejes de giro de los primer y segundo medios de polea loca (5, 8) son paralelos a dicho eje del cabestrante de accionamiento; dicho miembro de varillaje (12) está acoplado en relación con dicha placa de base para su movimiento no curvado y sustancialmente lineal; un tercer medio de la línea de polea (10) está acoplado de forma enrollada alrededor del segundo cabestrante de accionamiento (3) y el segundo medio de polea loca (8) en el mismo sentido que los primer y segundo medios de la línea de polea (4, 7) ; de tal manera que puede operarse el giro de dichos cabestrantes de accionamiento (2, 3) al unísono para causar un arrollamiento diferencial de dichos primer, segundo y tercer medios de la línea de polea (4, 7, 10) en cooperación e instando con ello a dicha poleas locas (5, 8) y dicho miembro de varillaje (12) en dicho acoplamiento sustancialmente lineal de dicho miembro de varillaje en relación con dichos cabestrantes de accionamiento (2, 3) .

2. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 1 y en la que los primer, segundo y tercer medios de la línea de polea (4, 7, 10) están pre-tensados.

3. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 2 y que comprende además un pasador de ajuste de tensión

(14) para ajustar el pre-tensado de los primer, segundo y tercer medios de la línea de polea (4, 7, 10) .

4. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el pasador de ajuste de tensión (14) es operable para ajustar la distancia relativa entre los ejes (11, 13) de giro de los medios de polea loca (5, 8) .

5. Una transmisión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que los primer y segundo medios de polea loca (5, 8) son ruedas de polea sustancialmente cilíndricas.

6. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 5, en la que las ruedas de polea comprenden medios de acoplamiento de la línea de polea.

7. Una transmisión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que los cabestrantes de accionamiento (2, 3) están provistos de medios de acoplamiento de la línea de polea.

8. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en la que el medio de acoplamiento de la línea de polea comprende pistas helicoidales.

9. Una transmisión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que los medios de la línea de polea (4, 7, 10) comprenden cables.

10. Una transmisión de acuerdo con la reivindicación 9, en la que los cables son de construcción de alambre de metal.

11. Un aparato que comprende una transmisión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior y un motor de accionamiento (1) acoplado con los cabestrantes de accionamiento (2, 3) para el accionamiento giratorio del mismo.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11 en el que el motor de accionamiento (1) es eléctrico.

13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12 en el que el motor de accionamiento (1) está acoplado para accionar los cabestrantes de accionamiento (2, 3) directamente.

14. Un varillaje para su uso en un simulador de vuelo que comprende una transmisión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.