BR102018014679B1 - Sistema de acionamento - Google Patents

Abstract

O sistema da presente invenção substitui a caixa de transmissão de redução de um sistema convencional com um eixo de parafuso e um sistema de porcas onde a posição da porca se introduz em um sensor linear que determina a posição do estabilizador com base na posição de porca. O eixo do parafuso e o sistema de porcas no trem de sensores de posição é refletivo do eixo de parafuso e do sistema de porcas e da extremidade de movimento do estabilizador do conjunto através do qual a rotação do eixo causa o movimento axial da porca ao longo do eixo.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um mecanismo atuador para mover um componente em relação a uma estrutura e detectar a posição do componente, por exemplo, mas não limitado a, para mover uma peça móvel em uma aeronave, por exemplo, um flape ou um estabilizador. O mecanismo atuador da divulgação encontra aplicação, por exemplo, em um atuador de estabilizador horizontal regulável (THSA), mas este é apenas um exemplo.

FUNDAMENTOS

[002] Os atuadores mecânicos são usados em uma ampla variedade de campos e aplicações para causar o movimento de um componente em resposta a um comando de controle por meio de um trajeto de acionamento. No exemplo de um atuador para controlar estabilizadores horizontais na cauda de uma aeronave, para ajustar o passo longitudinal ou “compensação” da aeronave, convencionalmente é utilizado o chamado atuador de parafuso de esferas. Como descrito mais abaixo, com referência à Figura 1, tais atuadores estão dispostos para serem acionados por um meio de acionamento, como um motor, que faz com que uma haste do parafuso rode. Uma porca montada na haste do parafuso é movida linearmente em relação à haste em resposta à rotação da haste. A porca é acoplada ao estabilizador para mover o estabilizador em relação à cauda. O atuador precisa monitorar a posição do estabilizador (isto é, monitorar a posição da porca que é indicativa da posição do estabilizador). Convencionalmente, isto é feito por meio de um conjunto de sensores de posição. O eixo do parafuso é acoplado, por exemplo, através de uma roda dentada, a uma roda de sensor, de modo que a rotação da haste causa a rotação da roda do sensor. A roda de sensor gira um eixo da roda de sensor que é acoplado a um sensor de posição do estabilizador através de uma caixa de transmissão de redução (às vezes também chamada de mini-redutor).

[003] Um problema que foi identificado com tais sistemas de atuadores convencionais é que a medição de posição não pode ser executada diretamente na saída do conjunto do atuador e alguma conversão de movimento, por exemplo, por amplificação ou redução de mecanismos de engrenagem, é exigida no trajeto do atuador até o sensor. Isto resulta em um sistema volumoso e complexo que é difícil e dispendioso de fabricar e que pode sofrer de imprecisões na detecção de posição.

[004] Existe, portanto, a necessidade de um trem de sensor de posição menor, mais simples e mais preciso que evite esses problemas.

SUMÁRIO

[005] O sistema da presente divulgação substitui a caixa de transmissão de redução (um trem de engrenagens de múltiplos estágios) com um eixo de parafuso e um sistema de porcas onde a posição da porca se introduz em um sensor linear que determina a posição do estabilizador com base na posição da porca. O eixo do parafuso e o sistema de porcas no trem de sensores de posição é refletivo do eixo de parafuso e do sistema de porcas e da extremidade de movimento do estabilizador do conjunto através do qual a rotação do eixo causa o movimento axial da porca ao longo do eixo.

[006] Por conseguinte, é fornecido um conjunto de medição de posição de atuador compreendendo um eixo de parafuso de sensor disposto para engatar e rodar com um eixo de parafuso de um atuador, e uma porca montada no eixo de parafuso do sensor que se move axialmente em relação ao eixo de parafuso de sensor, e sensor linear acoplado à porca para fornecer um produto indicativo da posição axial da porca.

[007] O conjunto de medição da posição do atuador é preferencialmente acoplado como parte de um conjunto de atuador em que o atuador compreende um eixo de parafuso de atuador onde uma porca de atuador está montada, o eixo do parafuso do atuador disposto para ser girado em resposta a um sinal de controle do atuador e em que a rotação do eixo do parafuso do atuador causa um movimento axial relativo da porca do atuador ao longo do eixo, e em que o eixo do parafuso do atuador é acoplado, por exemplo, através de um mecanismo de engrenagem, ao eixo do parafuso do sensor para provocar a rotação correspondente do eixo do parafuso do sensor.

[008] Preferencialmente, a porca do atuador é acoplada a, por exemplo, através de um mecanismo de ligação, um componente a ser movido pelo atuador de acordo com o sinal de controle do atuador.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de medição de posição convencional para um conjunto de atuador.

[0010] A Figura 2 é um diagrama esquemático mais detalhado do trem de engrenagem do sensor de posição de um sistema, como mostrado na Figura 1, com um detalhe do dispositivo de acoplamento.

[0011] A Figura 3 é uma vista esquemática de um conjunto modificado de acordo com a presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Com referência primeiro às Figuras 1 e 2, os sistemas convencionais serão descritos primeiramente. Como descrito resumidamente acima, em um sistema convencional, o mecanismo de atuador compreende um eixo de parafuso de atuador 10 que roda de acordo com um sinal de controle de posição, por exemplo, de um motor ou de outro controle. Em uma aeronave, por exemplo, esse sinal de controle pode ser gerado automaticamente a partir de controles de voo ou mecanicamente, por exemplo, pelo movimento de uma alavanca por um piloto. A rotação do eixo do parafuso do atuador 10 provoca o movimento axial de uma porca do atuador (não mostrada) montada no eixo. A porca do atuador é acoplada ao componente a ser movido, por exemplo, o estabilizador horizontal, para que o comando de controle faça o eixo girar, o que faz com que a porca se mova axialmente, fazendo com que o movimento correspondente do estabilizador ou do outro componente seja movido.

[0013] É necessário, para um controle seguro e confiável, medir ou determinar a posição do estabilizador durante seu movimento. Isso é realizado pelo conjunto de sensor de posição que determina a posição da porca do atuador e, portanto, do estabilizador, pelo monitoramento da rotação do eixo do parafuso do atuador 10. O conjunto do sensor de posição é acoplado ao eixo do parafuso do atuador rotativo, por exemplo, através de um mecanismo de engrenagem compreendendo uma roda dentada do eixo do parafuso do atuador 20 em um engate intercalado com uma roda de sensor 4 do conjunto do sensor. A rotação do eixo do parafuso do atuador, portanto, provoca a rotação da roda dentada do eixo do parafuso do atuador 20, o que, por sua vez, provoca a rotação da roda do sensor 4. A rotação da roda do sensor 4 provoca a rotação de um eixo do sensor 40 no qual a roda do sensor está montada.

[0014] O eixo do sensor é, portanto, acoplado a uma caixa de engrenagem de redução 3 que, por sua vez, é conectada a um sensor de posição 1 através de um dispositivo de acoplamento 2. Um dispositivo de acoplamento preferido é mostrado em maior detalhe na extração da linha tracejada da Figura 2. Este trem de redução combinado da caixa de engrenagens de redução e dispositivo de acoplamento fornece uma indicação de posição codificada para o sensor de posição a partir do qual o sensor de posição 1 pode determinar a rotação do eixo do parafuso do atuador e, portanto, da porca do atuador e, portanto, do componente a ser movido (não mostrado). Problemas com tais sistemas convencionais foram delineados acima.

[0015] O sistema da presente invenção substitui a caixa de transmissão de redução e o dispositivo de acoplamento e o sensor rotativo por um conjunto de sensor linear que possui um componente móvel linear, por exemplo, uma porca de sensor 50 montada e movida axialmente em relação a um componente rotativo, por exemplo, um eixo de parafuso sensor 60 sobre o qual o componente móvel linearmente é montado. Um sensor linear detecta a posição axial do componente linearmente móvel 50.

[0016] Em um sistema de acionamento, o componente rotativo, o eixo 60, engata e roda em resposta à rotação do eixo de parafuso de atuador 10. Tal como com os sistemas convencionais, o eixo do sensor 60 pode engatar no eixo de parafuso de atuador 10 através de um mecanismo de engrenagem 100 semelhante às rodas do sistema convencional. Assim, a rotação do eixo de atuador (que move a porca de atuador, que move o estabilizador ou similar) provoca, através de uma roda dentada de atuador 100b e uma roda dentada de sensor 100a, uma rotação correspondente do eixo de sensor 60 que causa um movimento axial correspondente da porca de sensor 50 que é detectada pelo sensor linear 70.

[0017] O sistema de detecção de posição fornece um sistema de medição de posição mais simples, menor, mais leve e mais preciso, que pode ser fabricado mais facilmente e com menor custo. A construção do conjunto de sensor de posição também espelha as construções do conjunto de atuador.

[0018] A divulgação se refere a um exemplo de um conjunto de medição de posição e a um conjunto de atuador usado, por exemplo, para controlar a posição de um estabilizador horizontal em uma aeronave. O sistema descrito poderia, é claro, ser usado também em outras aplicações, onde um componente deve ser movido/posicionado através de um atuador.

Claims (4)

1. Sistema de acionamento, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de atuador que compreende: um eixo de parafuso de atuador (10) em que é montado em uma porca de atuador, o eixo de parafuso de atuador (10) disposto para ser girado em resposta a um sinal de controle de atuador; em que a rotação do eixo de parafuso de atuador (10) provoca um movimento axial relativo da porca de atuador ao longo do eixo; e um conjunto de medição de posição de atuador compreendendo: um membro de sensor rotativo disposto para engatar e girar com o eixo de parafuso de atuador (10), e um elemento de sensor linearmente móvel montado no membro rotativo do sensor que se move axialmente em relação ao membro de sensor rotativo; e um sensor linear (70) acoplado ao elemento linearmente móvel para fornecer um produto indicativo da posição axial do elemento linearmente móvel; em que o eixo de parafuso de atuador (10) é acoplado ao membro rotativo de sensor para causar a rotação correspondente do membro de sensor rotativo.

2. Sistema de acionamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de atuador é acoplado ao conjunto de medição de posição de atuador através de um mecanismo de engrenagem (100).

3. Sistema de acionamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de engrenagem (100) compreende uma roda dentada de atuador rotativamente acoplada ao eixo de parafuso de atuador (10) e uma roda dentada de sensor acoplada rotativamente ao membro de sensor rotativo, a roda dentada de atuador e a roda dentada de sensor em engate rotativo intercalado.

4. Sistema de acionamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um componente a ser movido, o componente a ser movido acoplado à porca de atuador.