BR102015011994A2

BR102015011994A2 - conjunto de acionamento seletivamente desconectável e reconectável, e, atuador rotativo

Info

Publication number: BR102015011994A2
Application number: BR102015011994A
Authority: BR
Inventors: Derick Balsiger
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-04-12
Also published as: BR102015011994B1; US20150345606A1; BR102015011994B8; US9371899B2; CA2889449A1; CA2889449C; CN105276019A; CN105276019B

Abstract

conjunto de acionamento seletivamente desconectável e reconectavel, e, atuador rotativo. fornece-se um conjunto de acionamento harmônico seletivamente reconectável e desconectável de um atuador rotativo. o conjunto de acionamento inclui um gerador de ondas harmônico configurado para girar e desconectar e reconectar um acionador harmônico do atuador ao mover-se no sentido radial para dentro de modo a permitir a desconexão de um estriado flex de uma cremalheira e no sentido radial para fora para permitir a reconexão do estriado flex à cremalheira. no que diz respeito à desconexão, os rolamentos de rolo e uma mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas axialmente quando um solenoide é ativado, permitindo que os rolamentos de rolo se movam radialmente para dentro. este movimento libera uma força externa no estriado flex, desconectando o estriado flex da cremalheira. o solenoide é desativado de modo que a luva esférica é forçada no sentido axial pela mola de retorno à luva esférica, e os rolamentos de esfera são forçados no sentido radial para dentro de um sulco em uma posição travada de "desconexão".

Description

“CONJUNTO DE ACIONAMENTO SELETIVAMENTE DESCONECTÁVEL E RECONECTÁVEL, E, ATUADOR ROTATIVO” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se, em linhas gerais, a um sistema de acionamento para uma aeronave e, mais especificamente, a um conjunto de acionamento harmônico de um atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas.

[002] O redutor harmônico pode reduzir recuo em um sistema de controle de movimento. Mais especificamente, uma engrenagem harmônica permite alta taxa de redução com hastes concêntricas e relativamente pouco recuo e vibração. A engrenagem harmônica tem base em uma construção relativamente simples que usa propriedades elastomecânicas do metal.

[003] A engrenagem harmônica é geralmente construída a partir de um gerador de ondas, estriado flex e uma cremalheira. O gerador de ondas é um carne oval ou elíptico com um rolamento de esfera fino localizado ao redor da circunferência exterior do carne. O gerador de ondas é montado em uma haste de um motor. O estriado flex é fino e feito de metal elástico com dentes externos formados ao longo de uma circunferência externa do estriado flex. A cremalheira é uma engrenagem interna rígida com dentes internos formados ao longo de uma circunferência interna da engrenagem do anel. Os dentes internos são do mesmo tamanho que os dentes externos do estriado flex, mas a cremalheira tem mais dentes internos do que o estriado flex. A cremalheira é anexada a uma caixa de câmbio ao longo de uma circunferência externa da cremalheira. O gerador de ondas, estriado flex e cremalheira são coaxialmente alinhados um em relação ao outro.

[004] Em funcionamento, o gerador de ondas é montado sobre uma haste de acionamento e, conforme o gerador de ondas gira, ele dá uma forma elíptica em movimento contínuo ou movimento ondulado ao estriado flex. Isto causa um enredamento dos dentes externos do estriado de flex com os dentes internos da cremalheira em pontos equidistantes respectivos de engate ou conexão deste para que se progrida em uma maneira continuamente rolante. E também dá ocasião para desengate ou desconexão axial de dentes inteiros nos pontos opostos a um eixo menor do gerador de ondas. Um eixo principal do estriado flex gira de fato com o gerador de ondas, portanto, os pontos em que os dentes correspondentes enredam-se uns nos outros giram em tomo de um ponto central a uma velocidade igual à do gerador de ondas.

[005] Já que o estriado flex tem menos dentes externos que a cremalheira tem dentes internos e a desconexão axial de dentes inteiros é possibilitada pelo caráter elíptico do gerador de ondas, cada volta completa do gerador de ondas causa um deslocamento circunferencial ao estriado flex com relação à cremalheira. Este deslocamento é sempre em um sentido oposto àquele da rotação do gerador de ondas (isto é, se o gerador da onda estiver girando em um sentido horário, o deslocamento do estriado flex estará em sentido anti-horário e vice versa). Desta maneira, o redutor harmônico é capaz de funcionar como redutor de velocidade.

[006] Em um sistema de aeronave, por exemplo, um atuador eletromecânico rotativo (EMA rotativo) é implementado principalmente para os denominados "controles secundários de voo" (tais como ailerons, abas, slats e spoiler e outras superfícies de controle de voo). Neste contexto, o redutor harmônico é incorporado ao EMA rotativo. Quando o EMA rotativo fala, ele pode trancar uma superfície que esteja configurado para acionar. Aquando de semelhante falha, prefere-se que o EMA rotativo livre ou seletivamente se desconecte e em seguida reconecte o EMA rotativo desconectado. Entretanto, o movimento axial do gerador de ondas fora do estriado de flex pode tomar esta reconexão difícil. Como tal, é desejável tomar mais fácil a reconexão do EMA rotativo desconectado.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com uma modalidade não-limitante da invenção, fornece-se um conjunto de acionamento de um atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas. O conjunto de acionamento inclui um gerador de ondas harmônico de aplicação específica que é configurado para girar e desconectar e reconectar um acionador harmônico do atuador. Para este fim, o gerador de ondas é configurado para mover-se radialmente para dentro, de modo a permitir a desconexão de um estriado flex de uma cremalheira ao mesmo tempo em que permanece dentro dos limites do estriado flex e radialmente para fora de modo a permitir a reconexão do estriado flex à cremalheira.

[008] Mais especificamente, o conjunto acionador inclui igualmente um solenoide, uma luva esférica, uma mola de retomo à luva esférica, rolamentos de esfera, um eixo rotativo, rolamentos de rolo afilados e uma mola de desconexão. No que respeita à desconexão, os rolamentos de rolo e a mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas axialmente quando o solenoide é ativado, permitindo que os rolamentos de rolo se movam radialmente para dentro. Este movimento libera uma força externa no estriado flex, desconectando o estriado flex da cremalheira. O solenoide é desativado de modo que a luva esférica é forçada axialmente pela mola de retomo à luva esférica, e os rolamentos são forçados radialmente em um sulco em uma posição travada de "desconexão".

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] O objeto tido como a invenção é particularmente ressaltado e distintamente reivindicado nas reivindicações à conclusão do relatório descritivo. Outros e demais recursos e vantagens da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com as figuras anexas, nas quais: [0010] A FIG. 1 é uma vista transversal de uma modalidade não-limitante de um conjunto acionador de um atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas, de acordo com a invenção, representando o conjunto acionador em um estado "conectado".

[0011] A FIG. 2 é uma vista detalhada representando a Seção "D" ilustrada na FIG. 1 da modalidade nâo-limitante do conjunto de acionamento do atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas, de acordo com a invenção.

[0012] As FIGS. 3-5 são vistas detalhadas respectivas da modalidade não-limitante do conjunto acionador do atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas de acordo com a invenção, mostrando várias etapas do processo de desconexão do conjunto de acionador, sendo a FIG. 5 uma vista detalhada representando a Seção “D” ilustrada na FIG. 6.

[0013] A FIG. 6 é uma vista transversal da modalidade não-limitante de um conjunto acionador de um atuador rotativo com desconexão e reconexão seletivas, de acordo com a invenção, representando o conjunto acionador em um estado “desconectado”.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0014] Em referência agora às figuras, uma modalidade não-limitante de um conjunto de acionamento e, portanto, atuador rotativo de acordo com a invenção é mostrado em 10. Embora o atuador 10 seja divulgado neste documento como eletromecânico (um atuador EMA giratório 10), deve-se apreciar que o atuador 10 pode ser qualquer tipo apropriado de atuador. Além disso, embora o atuador 10 seja divulgado como sendo implementado para controles secundários de voo de um sistema de aeronave, deve-se apreciar igualmente que o atuador 10 pode ser implementado para todo o controle de movimento adequado de tal sistema. Além disso, embora o atuador 10 seja divulgado como sendo empregado em relação aos sistemas de avião, deve-se apreciar também que o atuador 10 pode ser empregado em relação a todo o sistema apropriado.

[0015] Agora, especificamente em referência à FIG. 1, o atuador 10 inclui um solenoide 12, uma luva esférica 14, uma mola de retomo à luva esférica 16 e rolamentos de esfera 18. O solenoide 12 é configurado para receber comandos de “conexão” e “desconexão” (que são, para o solenoide 12, o mesmo comando). A luva esférica 14 encontra-se em comunicação operacional com o solenoide 12. Os rolamentos de esferas 18 são configurados para mover-se radialmente para dentro (à direita na FIG. 1) e radialmente para fora (à esquerda na FIG. 1) em um sulco primário 20 em uma posição de “conexão” ou um sulco secundário 22 em uma posição da “desconexão”. Os rolamentos de esferas 18 são retidos em um retentor de rolamento de esfera 24. O solenoide 12 puxa a luva esférica 14 e destrava os rolamentos de esfera 18. O solenoide 12 é então desenergizado, e a mola de retomo à luva esférica 16 tranca os rolamentos de esfera 18 ou em posição de “desconexão” ou “conexão”. A FIG. 1 mostra o conjunto de acionamento 10 em um estado de “conexão”.

[0016] Mais especificamente, o solenoide 12 é configurado para receber comandos de "desconexão" para ser ativado para puxar a luva esférica 14 axialmente ao longo do eixo rotativo “A” para longe do redutor harmônico e na direção do solenoide 12 (parte superior da FIG. 1). O solenoide 12 é configurado para receber igualmente comandos de “conexão” para ser ativado para, mais uma vez, puxar a luva esférica 14 axialmente ao longo do eixo rotativo “A”, para longe do redutor harmônico e na direção do solenoide 12 (parte inferior da FIG. 1). Para esta extremidade, a mola de retomo à luva esférica 16 é configurada para empurrar a luva esférica 14 axialmente para longe do solenoide 12 (parte inferior da FIG. 1). Deve-se apreciar que o solenoide 12 pode receber o comando da “desconexão” e ser ativado e desativado de qualquer maneira conhecida geralmente na técnica relacionada.

[0017] O atuador 10 inclui também os rolamentos de rolo 26 (FIG. 2) e uma mola de desconexão 28. Cada rolamento de rolo 26 é afilado, e (conforme descrito abaixo) uma carga pode ser gerada no rolamento de esfera 26, tal carga definindo componentes axiais e radiais. A mola de desconexão 28 é configurada de modo a exercer uma força, pode ser auxiliada por um componente axial da carga no rolamento de rolo 26.

[0018] Agora, especificamente em referência à FIG. 2, o atuador 10 inclui também um separador de rolamento de esfera 30 e um gerador de ondas harmônico de aplicação específica 32. O separador de rolamento de rolos 30 separa o rolamento de rolos 26. O gerador de ondas 32 encontra-se configurado de modo a girar em tomo do eixo rotacional “A”, entra operacionalmente em contato com o rolamento de rolos 26 e define um comprimento axial do gerador de ondas 32. Este comprimento axial é tal que contato operacional entre o gerador de ondas 32 e o rolamento de rolos 26 é mantido sempre. O gerador de ondas 32 é também afilado e configurado para mover-se com respeito ao afilamento - isto é, axialmente no sentindo de e para longe do solenoide 12 (parte superior e inferior, respectivamente, na FIG. 1). Como tal, o tamanho radial do gerador de ondas 32 diminui conforme o gerador de ondas 32 se move axialmente na direção do solenoide 12 e aumenta conforme o gerador de ondas 32 move-se axialmente para longe do solenoide 12. Deste modo, os rolamentos de rolo 26 são configurados para mover-se radialmente para dentro (à direita na FIG. 2) e radialmente para fora (à esquerda na FIG. 2), respectivamente. Da mesma forma, o componente axial da carga no rolamento de rolo 26, auxiliado pela força da mola de desconexão 28, pode empurrar o gerador de ondas 32 axialmente na direção do solenoide 12 (parte superior em FIG. 1).

[0019] No que respeita ao movimento do gerador de ondas 32 axialmente para longe do solenoide 12 (parte inferior da FIG. 1), uma força externa pode ser aplicada ao gerador de ondas 32 para causar tal movimento. Apenas a título de exemplo, um parafuso conector (não exibido) pode ser manualmente colocado contra o gerador de ondas 32 para aplicar tal força.

[0020] Ainda fazendo referência especificamente à FIG. 2, o atuador 10 inclui também um estriado flex 34 e uma cremalheira 36 (nominalmente, uma primeira cremalheira 36a e cremalheiras secundárias 36b). O estriado flex 34 é configurado para estar operacionalmente conectado a e desconectado da cremalheira 36. Uma pista de rolamento externa flexível 38 é disposta entre o rolamento de rolos 26 e o estriado flex 34. Quando o rolamento de rolo 26 não está em movimento, o rolamento de rolo 26 e a cremalheira 36 exercem força contra o estriado flex 34. O movimento radial para fora do rolamento de rolo 26 comunica força do estriado flex 34 e conecta o estriado flex 34 à cremalheira 36. O gerador de ondas 32, o estriado flex 34 e a cremalheira 36 gera a carga no rolamento de rolos 26.

[0021] Em funcionamento, pode ser desejado desconectar livre ou seletivamente o atuador 10 e em seguida reconectar o atuador 10 desconectado. Para esse fim, FIGS. 3 a 5 ilustram diversas etapas em um processo do conjunto de acionamento 10 no processo de ser desconectado.

[0022] Agora, especificamente em referência à FIG. 3, como indicado pela seta “1”, no comando de “desconexão”, o solenoide 12 é ativado, puxando a luva esférica 14 axialmente para longe do reduto harmônico e na direção do solenoide 12 (parte superior na FIG. 1). Como indicado pela seta “2”, a luva esférica 14 retrai-se (isto é, move-se em direção ao solenoide 12), e os rolamentos de esfera 18 movem-se radialmente para fora (à esquerda na FIG. 1) devido a uma força substancialmente radial comunicada pelo contato angular de um sulco de esfera de travamento com um gerador de ondas 32, reagindo a forças axiais criadas pela mola de desconexão 28 e a carga de rolamento angular sobre o gerador de ondas 32.

[0023] Agora, especificamente em referência à FIG. 4, como indicado pela seta “3”, a carga axial (isto é, o componente axial da carga) gerada por e no rolamento de rolos 26, auxiliada pela força da mola de desconexão 28, impulsiona movimento do gerador de ondas 32 axialmente na direção do solenoide 12 (parte superior da FIG. 1). Como indicado pela seta “4”, o gerador de ondas 32 é afilado e move-se com respeito ao afilamento de modo que o tamanho radial do gerador de ondas 32 diminui conforme o gerador de ondas 32 move-se axialmente na direção do solenoide 12. Permite-se que o rolamento de rolos 26 mova-se radialmente para dentro devido à força gerada pelo estriado flex 34 para retomar a um estado circular não-deformado. (O comprimento axial do gerador de ondas 32 é tal que o contato operacional entre o gerador de ondas 32 e o rolamento de rolos 26 é sempre mantido). Como indicado pela seta “5”, o rolamento de rolo 26 move-se radialmente para dentro (à direita na figura), assim removendo a força do estriado flex 34 e desconectando o estriado flex 34 da cremalheira 36. Na desconexão, o sulco de fechamento de esfera no gerador de ondas 32 alinha-se com o retentor de rolamento de esfera 24 e os rolamentos esféricos 18.

[0024] Agora, especificamente em referência à FIG. 5, como indicado pela seta “6”, o solenoide 12 é então desativado de modo que a mola de retomo à luva esférica 16 axialmente force a luva esférica 14 a “retomar” e mover-se axialmente no sentido do redutor harmônico e para longe do solenoide 12 (parte inferior na FIG. 1). Como indicado pela seta “7”, os rolamentos de esfera 18 são forçados a mover-se radialmente para dentro (à direita na FIG. 1), para dentro do sulco secundário 22 (isto é, o sulco de fechamento “desconexão” 22 no gerador de ondas 32) na posição de “desconexão” devido à força criada pela luva esférica 14. FIG. 6 mostra o conjunto de acionamento 10 travado em posição “desconectado”, em que o estriado flex 34 é desconectado da cremalheira 36.

[0025] Para a reconexão, ao comando de “conexão” o solenoide 12 é ativado, puxando a luva esférica 14 axialmente para longe do redutor harmônico e na direção do solenoide 12 (parte superior na FIG. 1). Em consequência, os rolamentos de esfera 18 movem-se radialmente para fora (à esquerda na FIG. 1). Como tal, o componente axial da carga gerada no rolamento de rolo 26, auxiliado pela força da mola de desconexão 28, empurra o gerador de ondas 32 axialmente na direção do solenoide 12 (parte superior em FIG. 1). O parafuso conector é colocado de encontro ao gerador de ondas 32, movendo o gerador de ondas 32 axialmente para longe do solenoide 12. Consequentemente, o tamanho radial do gerador de ondas 32 aumenta. Por sua vez, o rolamento de rolo 26 move-se radialmente para fora, comunicando assim a força do estriado flex 34 e conectando o estriado flex 34 à cremalheira 36. O solenoide 12 é então desativado de modo que a mola de retomo à luva esférica 16 axialmente empurre a luva esférica 14 na direção do redutor harmônico e para longe do solenoide 12 (parte inferior na FIG. 1). Portanto, os rolamentos de esferas 18 são empurrados radialmente para dentro (à direita na FIG. 1), para dentro do sulco primário 20 em posição de “conexão”.

[0026] Quando o atuador 10 falha, o atuador 10 pode seletivamente desconectado e depois reconectado. E, o movimento radial do gerador de ondas 32 com respeito ao estriado flex 34 toma tal reconexão relativamente fácil.

[0027] Ainda que a invenção tenha sido descrita em referência apenas a um número limitado de modalidades, deve ser prontamente entendido que a invenção não está limitada a tais modalidades divulgadas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até o presente momento, mas que sejam compatíveis com o espírito e o escopo da invenção. Além disso, enquanto têm sido descritas várias modalidades não-limitantes da invenção, deve-se entender que os aspectos da invenção podem incluir somente algumas das modalidades descritas. Nesse sentido, a invenção não deve ser vista como limitada pela descrição acima, mas só é limitada pelo escopo das reivindicações anexadas.

Claims

1. Conjunto de acionamento seletivamente desconectável e reconectável, caracterizado pelo fato de compreender: um estriado flex; uma cremalheira configurada para desconectar-se de e reconectar-se ao estriado flex; e um gerador de ondas harmônico configurado para girar em tomo de um eixo rotacional e mover-se substancialmente em sentido radial com respeito ao eixo, para permitir a desconexão e reconexão.

2. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de ondas é configurado para mover-se substancialmente no sentido radial para dentro, de modo a permitir a desconexão, e no sentido radial para fora de modo a permitir a reconexão.

3. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o gerador de ondas é configurado para mover-se substancialmente no sentido radial para dentro, de modo a permitir a desconexão enquanto permanece dentro dos limites do estriado flex.

4. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de rolamentos de rolo e mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas substancialmente no sentindo axial para permitir que os rolamentos de rolo movam-se substancialmente no sentido radial para dentro de modo a liberar uma força externa sobre um estriado flex para desconectar o estriado flex da cremalheira.

5. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os rolamentos de rolo e mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas substancialmente no sentido axial quando um solenoide é ativado.

6. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma luva esférica é empurrada substancialmente no sentido axial e uma pluralidade de rolamentos de esfera é empurrada substancialmente no sentido radial para dentro de uma posição travada de “desconexão”.

7. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a luva esférica é empurrada substancialmente no sentido axial e os rolamentos de esfera são empurrados substancialmente no sentido radial para dentro de uma posição travada de "desconexão" quando um solenoide é desativado.

8. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a luva esférica é empurrada substancialmente no sentido axial por uma mola de retomo à luva esférica.

9. Atuador rotativo, caracterizado pelo fato de compreender: um conjunto de acionamento harmônico seletivamente desconectável e reconectável, que inclui: um estriado flex; uma cremalheira configurada para se desconectar e se reconectar ao estriado flex; e um gerador de ondas harmônico configurado para girar em tomo de um eixo rotacional e mover-se substancialmente em sentido radial em relação ao eixo para permitir a desconexão e reconexão.

10. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gerador de ondas é configurado para mover-se substancialmente no sentido radial para dentro, de modo a permitir a desconexão, e no sentido radial para fora de modo a permitir a reconexão.

11. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o gerador de ondas é configurado para mover-se substancialmente no sentido radial para dentro, de modo a permitir a desconexão enquanto permanece dentro dos limites do estriado flex.

12. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de rolamentos de rolo e mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas substancialmente no sentindo axial para permitir que os rolamentos de rolo movam-se substancialmente no sentido radial para dentro de modo a liberar uma força externa sobre um estriado flex para desconectar o estriado flex da cremalheira.

13. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os rolamentos de rolo e mola de desconexão são configurados para empurrar o gerador de ondas substancialmente no sentido axial quando um solenoide é ativado.

14. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma luva esférica é empurrada substancialmente no sentido axial e uma pluralidade de rolamentos de esfera são empurrados substancialmente no sentido radial para dentro de uma posição travada de “desconexão”.

15. Atuador rotativo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a luva esférica é empurrada substancialmente no sentido axial e os rolamentos de esfera são empurrados substancialmente no sentido radial para dentro de uma posição travada de “desconexão” quando um solenoide é desativado.