[发明专利]电驱动线性致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电驱动线性致动器。

背景技术

一般类型的电驱动线性致动器用于沿线性方向往复移动特定的物体(质量块)，例如与液压驱动的线性致动器相比，其能够实现基本上更精确的致动，同时简化控制。此外，不存在由于渗漏的液压油而产生污染的风险。

先前已知的电驱动线性致动器(参见，例如US 6,145,395或US4,712,441)通过管状致动器元件作用在待致动的物体上，其中该管状致动器通过适当的方式在输出侧上摩擦联接至物体。安装该管状致动器元件，以便在主管(通常用作外壳)内沿轴线方向滑动，并且在输入侧上联接至心轴螺母，随后，该心轴螺母被插入到心轴上，该心轴以旋转方式安装在主管内并通过电马达(一般通过减速齿轮的传递)来旋转。在心轴螺母保持非旋转的状态下(通过主管内部的止动件或者通过待移动的物体本身)，心轴每次旋转将导致心轴螺母轴向移动，以便与心轴螺母连接的致动器元件相对于主管作伸缩性移动。另一方面，由于主管相对于待移动的物体固定地安装，因此可根据马达的旋转方向在该物体上施加拉力或推力，由此使得物体进行相应的线性移动。

US 4,500,805公开了一种电驱动线性致动器，其中作用在待移动的物体上的致动器包括总共四个杆状致动器元件，其以90度的均匀角间隔绕中心延伸的心轴同心设置。希望通过这种四重设置提高线性致动器的刚性，其在非常长的致动器的情况下特别重要。然而，该致动器的基本功能在其他方面与前述的仅具有一个致动器元件的致动器无异。

本发明的线性致动器的一个应用是，例如驱动或飞行模拟器，其中模拟物体必须以总共六个自由度来移动；因此，为此将需要六个可单独控制的线性致动器。

本发明的电驱动线性致动器的根本问题在于，产生不合乎需要的噪音，尤其是振动；然而，这两种情况的发生在很多应用中都是决定性的缺点，特别是在所述的驱动或飞行模拟技术中，待获得的测量值会因此而以不能采纳的方式歪曲。例如，在这种模拟过程中，模拟量在很大程度上取决于非常精确的未歪曲的再现，该再现不仅是视觉信息及力反馈的再现，而且是所产生的加速度值及模拟声音(关于模拟事件的声音信息)的再现；然而，上述两种操作参数分别由已知电驱动线性致动器中的固有振动和其所产生的噪音所歪曲。

研究表明产生振动的主要原因在于，马达的旋转到心轴的机械传动装置(因此在传动装置内部)，由于心轴与心轴螺母的啮合导致的旋转移动到线性移动的转换，以及心轴的驱动侧安装。另一方面，噪音的产生特别是由于待移动的物体的振动，该振动是由机械联接至物体的线性致动器的振动所激发的。

由于即使是使用非常高的质量的传动装置、心轴和/或轴承，也不可能显著地减小振动，因此最终设想通过设置在中间的弹性构件将待移动的物体联接至致动器的端部。除了使线性致动器的长度增加到不能允许的程度以外，该解决方案还具有下列缺点：

1)即使是在相对较短的操作后，弹性中间构件将出现疲劳现象，这将歪曲预期的目标移动距离。

2)很难对任何操作条件调节中间构件的衰减特性，以便在不削弱物体的将要产生的振动的同时，仍然能抑制该振动(通常是高频率的)。

3)弹性中间构件暴露在各自的环境条件下，通常难以找到在-21至70℃的范围内具有足够温度强度，且同时对油或溶剂具有足够抵抗性的材料。

4)中间构件不仅在致动方向上弹性变形，而且在相对于致动方向的横向方向上变形；但是，致动方向上的变形可通过心轴驱动控制中的相应致动顺序控制测量来补偿，而在另一方向上的变形却难以补偿，因而歪曲模拟的结果。

发明内容

因此，本发明基于以如下方式开发一种通用类型的电驱动线性致动器的目的，即能可靠地阻止传递至待移动的物体的振动，而不会限制致动器的实用性或降低其致动精度。