BR102018072260B1 - Dispositivo de freio, sistema de acionamento, e, sistema de atuador de aeronave - Google Patents

Abstract

Um dispositivo de freio (40) para frear a rotação de um eixo de entrada (46) compreende um freio de gatilho operável seletivamente (42) compreendendo uma mola de torção pré-carregada (100) acoplada rotativamente ao eixo de entrada (46), mas permitindo um movimento rotacional limitado entre o freio de gatilho (42) e o eixo de entrada (46); e um mecanismo de interferência de rolo (44) operável mediante a rotação relativa entre o freio de gatilho (42) e o eixo de entrada (46) ultrapassando uma quantidade predeterminada para parar a rotação do eixo de entrada (46) mediante a operação do freio de gatilho (42).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente divulgação se refere a dispositivos de frenagem que podem ser usados, por exemplo, em sistemas de atuador de aeronave.

FUNDAMENTOS

[002] Dispositivos de frenagem são usados em uma ampla variedade de aplicações. Uma dessas aplicações é em aeronaves, onde um freio externo (OBB) é usado em sistemas de atuador, tal como sistemas de aerofólio auxiliar de borda de ataque ou sistemas de flape de borda de fuga para travar o sistema de atuador no caso de vários modos de falha mecânica no sistema, por exemplo, uma falha do eixo de transmissão.

[003] Quando não em um modo de frenagem, o freio ainda pode fornecer arrasto no sistema de atuador, que representa tanto uma carga para a unidade de acionamento de potência do sistema como também um componente de torque que é aditivo ao trabalho de fadiga do sistema de transmissão entre a unidade de acionamento de potência e o freio. Os freios atuais tipicamente empregam múltiplas placas de atrito estáticas e dinâmicas que são totalmente eficazes como um freio, mas que exibem arrasto indesejável, particularmente a baixas temperaturas operacionais. Seria desejável minimizar o arrasto exercido pelo freio.

SUMÁRIO

[004] A presente divulgação fornece um dispositivo de freio para rotação de frenagem de um eixo de entrada. O dispositivo compreende um freio de gatilho operável seletivamente que compreende uma mola de torção pré-carregada rotativamente acoplada ao eixo de entrada, mas permitindo um movimento rotacional limitado entre o freio de gatilho e o eixo de entrada. Um mecanismo de interferência de rolos é operável mediante rotação relativa entre o freio de gatilho e o eixo de entrada ultrapassando uma quantidade predeterminada para interromper a rotação do eixo de entrada mediante operação do freio de gatilho.

[005] Numa modalidade, o freio de gatilho pode compreender pelo menos um elemento de frenagem de gatilho estático, pelo menos um elemento de frenagem de gatilho rotativo montado num eixo de freio de gatilho para movimento de rotação em relação ao pelo menos um elemento de frenagem estático, o eixo de freio de gatilho sendo acoplado ao pelo menos um elemento de frenagem rotativo de modo a girar com o mesmo e um atuador de freio para mover seletivamente os referidos elementos de frenagem estáticos e rotativos para engate uns com os outros. As primeiras e segundas extremidades da mola pré-carregada torcionalmente podem cada uma ser acopladas ao eixo de freio de gatilho e ao eixo de entrada. O engate dos elementos de frenagem estáticos e rotativos supera a pré-carga da mola de torção, de modo a produzir uma rotação relativa entre o eixo de gatilho de freio e o eixo de entrada para operar o mecanismo de interferência de rolo.

[006] Em modalidades, os acoplamentos entre a primeira e a segunda extremidades da mola de torção e o eixo de freio de gatilho e o eixo de entrada compreendem primeiro e segundo pinos de acoplamento se estendendo através de respectivas aberturas no eixo de freio de gatilho e no eixo de entrada respectivamente para a mola de torção.

[007] As aberturas nos eixos de freio de entrada e de gatilho podem se estender por um arco circunferencial maior que o diâmetro dos pinos de acoplamento para permitir movimento rotacional relativo dos eixos de entrada e saída, por exemplo, por um arco de 10-20°, por exemplo 15°.

[008] Em modalidades, a mola de torção pode ser disposta radialmente para fora de e em torno do eixo de freio de gatilho e do eixo de entrada.

[009] Em modalidades, o mecanismo de interferência de rolo pode compreender uma pluralidade de superfícies de rampa fornecidas no eixo de entrada, uma estrutura estática do dispositivo, uma pluralidade de elementos de rolos dispostos entre o eixo de entrada e a estrutura estática e recebidos entre superfícies de rampa adjacentes e um atuador acoplado ao eixo do freio de gatilho para mover os elementos de rolos ao longo das superfícies de rampa mediante rotação relativa do eixo de freio de gatilho e do eixo de entrada.

[0010] Em modalidades, o atuador pode compreender uma pluralidade de dentes se estendendo entre elementos de rolos adjacentes, os dentes se projetando opcionalmente de uma extremidade do eixo de freio de gatilho.

[0011] Em modalidades, superfícies de rampa adjacentes podem ser circunferencialmente simétricas.

[0012] Em modalidades, a mola de torção pode compreender meios para variar a pré-carga da mola. Opcionalmente, pelo menos uma extremidade da mola de torção pode compreender uma série de aberturas opostas espaçadas circunferencialmente para receber um pino de acoplamento respectivo nas mesmas.

[0013] Em modalidades, a mola de torção pode ser uma mola de torção usinada ou fabricada usando técnicas de Fabricação de Camada Aditiva.

[0014] Em modalidades, o dispositivo pode compreender um atuador de freio de gatilho, por exemplo, um atuador de solenoide.

[0015] Em modalidades, o atuador de freio de gatilho pode compreender um elemento de atuação que é móvel entre uma posição de não frenagem e uma posição de frenagem sob a força de uma mola de desvio. O elemento de mola pode ser mantido na posição de não frenagem contra a força da mola de desvio quando o atuador é energizado e liberado mediante desenergização do atuador.

[0016] A divulgação também se estende a um sistema de acionamento compreendendo um eixo de transmissão de potência acoplado ou integralmente formado com o eixo de entrada de um dispositivo de freio como descrito em qualquer das modalidades acima.

[0017] A divulgação também se estende a um sistema de atuador de aeronave compreendendo um sistema de acionamento como acima, o eixo de transmissão de potência acionando uma pluralidade de atuadores para implantar ou retrair uma pluralidade de aerofólios auxiliares ou flapes em uma asa da aeronave. Parar a rotação do eixo de entrada do dispositivo de freio pode parar a rotação do eixo de transmissão de potência e, assim, a implantação ou a retração dos aerofólios auxiliares ou flapes.

[0018] Em modalidades, o sistema de aeronave pode compreender primeiro e segundo eixos de transmissão de potência para acionar respectivas pluralidades de atuadores em respectivas asas da aeronave. Um dispositivo de frenagem pode ser fornecido para cada eixo de transmissão de potência. Cada eixo de transmissão de potência pode ser acoplado a um sensor de assimetria para detectar operação assimétrica dos eixos de transmissão de potência. A detecção de operação assimétrica por um ou outro dos sensores de assimetria pode causar a operação de ambos os dispositivos de frenagem em uníssono.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] Uma modalidade desta divulgação será agora descrita a título de exemplo apenas com referência aos desenhos anexos, nos quais: Figura 1 mostra um sistema de aeronave compreendendo uma pluralidade de atuadores e um freio; Figura 2 mostra uma vista em seção transversal vertical esquemática através de um freio de acordo com esta divulgação numa primeira condição de operação de não frenagem; Figura 3 mostra o freio da Figura 2 numa segunda condição de operação de frenagem; Figura 4 mostra uma vista em seção ao longo da linha C-C da Figura 2 na primeira condição de operação do freio; Figura 5 mostra uma vista em seção ao longo da linha A-A da Figura 2 na primeira condição de operação do freio; Figura 6 mostra uma vista em seção ao longo da linha B-B da Figura 2 na primeira condição de operação do freio; Figura 7A mostra, esquematicamente, transmissão de força no dispositivo de freio na primeira condição de operação com o eixo de entrada girado numa direção anti-horária; Figura 78 mostra, esquematicamente, transmissão de força no dispositivo de freio na segunda condição com o eixo de entrada girando numa direção horária; Figura 8A mostra, esquematicamente, transmissão de força no dispositivo de freio na primeira condição de operação com o eixo de entrada girando numa direção anti-horária; e Figura 88 mostra, esquematicamente, transmissão de força no dispositivo de freio na segunda condição de operação com o eixo de entrada girando numa direção anti-horária;

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0020] Figura 1 ilustra um sistema de operação de aerofólio auxiliar de aeronave 2. O sistema compreende uma pluralidade de aerofólios auxiliares de borda de ataque 4 em cada asa que são seletivamente lançados e retraídos por atuadores rotativos 6. Cada atuador 6 é alimentado por um acionamento rotativo de uma unidade de acionamento de potência comum 8. O acionamento é transmitido da unidade de acionamento de energia 8 através de um eixo de transmissão de potência 10 compreendendo tipicamente uma ou mais seções acopladas rotativamente 12 que conectam os atuadores 6 em série.

[0021] Freios externos (OBBs) 14 e sensores de assimetria 16 também estão incluídos em um sistema típico. Os OBB 14 e os sensores de assimetria 16 estão tipicamente dispostos nas extremidades dos respectivos eixos de transmissão de potência 10. Num sistema de aerofólio auxiliar de aeronave 2, é importante que os aerofólios auxiliares 4 operem de uma maneira simétrica. Se não o fizerem, as asas da aeronave estariam sujeitas a forças aerodinâmicas desequilibradas indesejáveis. Os sensores de assimetria 16 detectam quaisquer diferenças na velocidade ou direção de rotação entre os eixos de transmissão 10 e se for detectada uma assimetria, os OBB 12 em ambas as asas são ativados para parar a rotação de ambos os eixos de transmissão de potência 10. Isto assegura que os aerofólios auxiliares 4 permanecerão simetricamente lançados em ambas as asas.

[0022] Também ilustrado é um sistema de operação de flape de aeronave 20. Este sistema 20 compreende uma pluralidade de flapes de borda de fuga 22 que são seletivamente lançados e retraídos por atuadores rotativos 24. Cada atuador 24 é alimentado por um acionamento rotativo de uma unidade de acionamento de potência comum 26. O acionamento é transmitido da unidade de acionamento de energia 26 através de um eixo de transmissão de potência 28 compreendendo tipicamente uma ou mais seções acopladas rotativamente 30 que conectam os atuadores 24 em série.

[0023] Freios externos (OBBs) 32 e sensores de assimetria 34 também estão incluídos em um sistema de operação de flape típico. Os OBB 32 e os sensores de assimetria 34 estão tipicamente dispostos na extremidade dos respectivos eixos de transmissão de potência 28. Quanto ao sistema de aerofólio auxiliar 2, os sensores de assimetria 34 detectam quaisquer diferenças na velocidade ou direção de rotação entre os eixos de transmissão 28 nas duas asas e se for detectada uma assimetria, os OBB 32 em ambas as asas são ativados para parar a rotação de ambos os eixos de transmissão de potência 28. Isto assegura que os flapes 22 permanecerão simetricamente lançados em ambas as asas.

[0024] Os sistemas de operação de aerofólio auxiliar e flape 2, 20 podem também ter outros sensores, tal como sensores de aerofólio auxiliar ou inclinação (não mostrados), que também podem causar a operação dos OBBs respectivos 14.

[0025] Esta divulgação envolve a construção de um dispositivo de freio que pode, de um modo vantajoso, ser empregado como um OBB em sistemas de aeronave tais como aqueles discutidos acima. Naturalmente, o dispositivo não está limitado a tais aplicações e pode ser mais amplamente usado. Como discutido acima, em um OBB tradicional, o freio compreende uma pilha de placas estáticas e dinâmicas intercaladas que são colocadas em contato para efetuar frenagem por fricção. No entanto, durante a operação normal, pode haver algum arrasto por atrito ou viscoso criado entre as placas, o que produz uma carga indesejada em uma unidade de potência associada. As modalidades da divulgação descritas a seguir podem mitigar tais problemas usando uma forma alternativa de frenagem.

[0026] Figuras 2 a 8B ilustram um dispositivo de freio 40 de acordo com esta divulgação.

[0027] Com referência às Figuras 2 e 3, o dispositivo de freio 40 compreende amplamente um freio de gatilho 42 e um mecanismo de interferência de rolo 44. Como será descrito adicionalmente abaixo, o disparo do freio de gatilho 42 causará a operação do mecanismo de interferência de rolo 44, o qual interromperá a rotação de um eixo de entrada 46 do dispositivo de freio 40.

[0028] Em mais detalhes, o dispositivo de freio 40 compreende um alojamento 48 que apóia os vários componentes do dispositivo 40. O freio de gatilho 42 compreende um ou mais elementos de frenagem estáticos 50 que são fixados rotativamente em relação ao alojamento 48, por exemplo, num recesso anular 52 no alojamento 48, mas estão livres para se moverem axialmente. Os elementos de frenagem estática 50 nesta modalidade são ilustrados como placas de freio.

[0029] O freio de disparo 42 compreende ainda um ou mais elementos de frenagem dinâmicos 54 que são montados num eixo de freio de disparo 56 para rotação com o mesmo, mas também estão livres para se moverem axialmente. Como ilustrado, os elementos de frenagem dinâmicos 54 são placas de freio, embora possam ser usadas outras formas de elementos de frenagem rotativos 54 compatíveis com os elementos de frenagem estáticos 50. O número de elementos de frenagem estáticos e dinâmicos 50, 54 pode ser escolhido para se adequar a qualquer aplicação particular.

[0030] O eixo de freio de gatilho 56 e, assim, os elementos de frenagem rotativos 54 são montados no alojamento 48 de modo que eles possam girar em torno de um eixo longitudinal A do dispositivo 40.

[0031] Em uma modalidade, a superfície radialmente interna 58 do eixo do freio de gatilho 56 pode ser montada de forma deslizante e rotativa na superfície radialmente externa 60 do eixo de entrada 46. Isto é ilustrado nas Figuras 5 a 8.

[0032] Os elementos de frenagem rotativos 54 e os elementos de frenagem estáticos 50 podem ser engatáveis para efetuar uma frenagem por atrito do eixo de freio de gatilho 56. Para efetuar este engate, é fornecido um atuador de freio de gatilho 62. Na modalidade ilustrada, o atuador de freio de gatilho 62 é um atuador eletromecânico, embora possam ser usadas outras formas de atuador, por exemplo, atuador hidráulico ou pneumático.

[0033] O atuador eletromecânico 62 divulgado compreende um solenoide 64 tendo uma bobina ou bobinas 66 montadas dentro do alojamento 48 e uma armadura 68 montada para movimento alternativo dentro de um furo interno 70 do alojamento 48. A armadura 68 pode, por exemplo, ser montada de modo deslizante no furo interno 70 por meio de mancais lineares adequados. A armadura 68 é desviada em direção aos elementos de frenagem 50 por meio de uma mola de desvio 72, por exemplo, uma mola helicoidal 72 recebida entre uma parede de extremidade 74 do furo interno de alojamento 70 e uma superfície, por exemplo, uma superfície de extremidade 76 da armadura 68. É claro que outras formas de mola de desvio 72 podem ser usadas.

[0034] A armadura 68 é móvel axialmente dentro do furo interno 70 do alojamento 48 entre a posição ilustrada na Figura 2, na qual ela não engata nos elementos de frenagem 50, 54, e a posição ilustrada na Figura 3, na qual ela engata nos elementos de frenagem 50, 54 para forçá-los a engate friccional, desse modo disparando o freio de gatilho 42. Como discutido acima, os elementos de frenagem estáticos e dinâmicos 50, 54 são capazes de se moverem axialmente (embora por uma quantidade relativamente pequena), desse modo movendo para engate por fricção entre si sob a influência da armadura carregada por mola 68. No contexto de um sistema de atuador de aeronave como discutido acima, a posição ilustrada na Figura 2 é uma condição normal de voo e a posição ilustrada na Figura 3 é uma condição de falha.

[0035] As bobinas de solenoides 66 são conectadas a uma fonte de energia elétrica 78 que é seletivamente energizável por meio de um controle 80. O controle 80 pode, no contexto das aplicações discutidas acima, ser os sensores de assimetria 16, 34.

[0036] Na modalidade ilustrada, o solenoide 64 é normalmente energizado a fim de manter o dispositivo de freio 40 na condição de não frenagem ilustrada na Figura 2. Isto significa que se ocorrer uma falha na fonte de energia 78, a armadura 68 se moverá para a posição de frenagem mostrada na Figura 3 sob a força da mola de desvio 72, desse modo disparando o freio de disparo 42. Similarmente, quando a fonte de energia 78 é desligada pelo controle 80, a armadura 68 se moverá para disparar o freio de gatilho 42.

[0037] O freio de gatilho 42 simplesmente age como um gatilho para a frenagem efetuada pelo dispositivo de freio 40. A frenagem é conseguida através do mecanismo de interferência de rolo 44, como será descrito adicionalmente abaixo.

[0038] O dispositivo de frenagem 40 compreende um eixo de entrada 46 ao qual a força de frenagem é aplicada. O eixo de entrada 46 pode ser uma parte ou acoplado a um eixo de transmissão de potência como divulgado acima.

[0039] Como pode ser mais bem visto na Figura 4, o eixo de entrada 46 compreende uma superfície receptora de rolo 90 que recebe uma pluralidade de elementos de rolo 92. Como discutido acima, uma superfície externa 60 do eixo de entrada pode receber uma superfície radialmente interna 58 do eixo de freio de gatilho 56. A superfície receptora de rolos 90 é fornecida com uma pluralidade de rampas simétricas 94 entre as quais os elementos de rolos 92 se localizam. Os elementos de rolos 92 são recebidos dentro de um furo anular 96 do alojamento 48 e que forma uma estrutura estática.

[0040] O eixo de freio de gatilho 56 compreende uma pluralidade de dentes salientes 98 que, como pode ser visto a partir da Figura 4, se estendem entre os elementos de rolo 92. Como será explicado adicionalmente abaixo, os elementos de rolo 92, as rampas 94, os dentes 98 e o anel de furo anular 96 formam juntos um mecanismo de interferência de rolo 44.

[0041] Disposta em torno do eixo de freio de gatilho 56 é montada uma mola de torção usinada 100. Nesta modalidade, a mola de torção 100 é feita de CRES, titânio ou liga de titânio, embora possam ser utilizados outros materiais. O material da mola 100 é escolhido para fornecer a resistência necessária e conformidade torcional. Em outras modalidades, a mola de torção pode ser fabricada usando técnicas de Fabricação de Camada Aditiva.

[0042] A mola de torção 100 tem primeira e segunda extremidades 102, 104. Ambas as extremidades 102, 104 são formadas com aberturas 106 para receber as extremidades do primeiro e segundo pinos de acoplamento 108, 110. Como mostrado na Figura 5, pelo menos a primeira extremidade 102 da mola de torção 100 pode ser provida de uma série de aberturas diametralmente opostas circunferencialmente espaçadas 106 para um propósito a ser descrito adicionalmente abaixo. A segunda extremidade 104 pode ser fornecida com apenas um par de aberturas opostas 106. A primeira e a segunda extremidades 102, 104 da mola de torção 100 podem ser cobertas por tampas 112 que podem reter radialmente os pinos de acoplamento 108, 110.

[0043] Como ilustrado nas Figuras 5 e 6, o primeiro pino de acoplamento 108 se estende através das primeiras aberturas respectivas opostas 114 no eixo de entrada 46 e através das primeiras aberturas opostas 116 fornecidas no eixo de freio de gatilho 56. Os segundos pinos de acoplamento 110 se estendem através das segundas aberturas opostas 118 no eixo de entrada 46 e das segundas aberturas opostas 120 no eixo de disparo de freio 56. Como pode ser visto nas Figuras 5 e 6, as aberturas 114, 116 e as aberturas 118, 120 estão alinhadas para permitir a passagem dos respectivos pinos de acoplamento 108, 110. Cada abertura 114, 116, 118, 120 é circunferencialmente maior do que o pino de acoplamento 108, 110 que ela recebe, tendo uma extensão angular α. Isto permitirá movimento de rotação relativo entre o eixo de entrada 46 e o eixo de freio de gatilho 56, como será descrito em detalhes abaixo. Nesta modalidade, o ângulo α pode estar entre 10 e 15°, por exemplo.

[0044] A mola de torção 100 é pré-carregada por torção. Isto é, a primeira e a segunda extremidades 102, 104 da mola de torção 100 são giradas em direções opostas uma da outra da posição de repouso da mola, antes de os pinos de acoplamento 108, 110 serem inseridos através das aberturas 114, 116, 118, 120. O grau requerido de pré-carga é alcançado engatando o segundo pino de acoplamento 110 nas aberturas 106 na segunda extremidade 104 da mola de torção e o pino de acoplamento 108 no par desejado de aberturas opostas 106 na primeira extremidade 102 da mola de torção 100.

[0045] O efeito disto é desviar os pinos de acoplamento 108, 110 para contato com as paredes das aberturas 102, 104 nos eixos de entrada e de freio de gatilho 46, 56, como mostrado nas Figuras 5 e 6. O primeiro pino de acoplamento 108 é desviado para contato com superfícies voltadas no sentido horário (no sentido da Figura 5) 122, 124 das aberturas 114, 116. No entanto, o segundo pino de acoplamento 110 é desviado para contato com superfícies voltadas no sentido anti-horário (no sentido da Figura 6) 126, 128 das aberturas 118, 120.

[0046] Em operação, o eixo de acionamento 46 pode girar seja no sentido horário ou anti-horário, dependendo, por exemplo, da direção de rotação requerida de um atuador. Figura 7A ilustra como o torque é transmitido entre os eixos de entrada e de freio de gatilho 56, 50 do dispositivo de freio 40 quando o eixo de entrada 46 está girando num sentido anti-horário no sentido das Figuras 5 e 6.

[0047] Neste modo de operação, as superfícies viradas no sentido anti-horário 126 das aberturas 118 no eixo de entrada 46 transmitem torque para o segundo pino de acoplamento 100. Este torque é, então, transmitido para a segunda extremidade 104 da mola de torção 100, através da mola de torção 100 para a primeira extremidade 102 da mola de torção 100 e daí para o primeiro pino de acoplamento 108. O primeiro pino de acoplamento 108 transmite, então, o torque para as superfícies voltadas no sentido horário 124 das aberturas 116 no eixo de freio de gatilho 56, desse modo, fazendo o eixo de freio de gatilho 50 girar. O eixo de freio de gatilho 56 girará à mesma velocidade que o eixo de entrada 46, de modo que não haja rotação relativa entre os dois eixos.

[0048] Figura 8A ilustra como o torque é transmitido entre os eixos de entrada e de freio de gatilho 46, 56 do dispositivo de freio quando o eixo de entrada 46 está girando num sentido horário no sentido das Figuras 5 e 6.

[0049] Neste modo de operação, as superfícies viradas no sentido horário 122 das aberturas 114 no eixo de entrada 46 transmitem torque para o primeiro pino de acoplamento 108. Este torque é, então, transmitido para a primeira extremidade 102 da mola de torção 100, através da mola de torção 100 para a segunda extremidade 104 da mola de torção 100 e daí para o segundo pino de acoplamento 110. O segundo pino de acoplamento 110 transmite, então, o torque para as superfícies voltadas no sentido anti-horário 128 das aberturas 120 no eixo de freio de gatilho 56, desse modo, fazendo o eixo de freio de gatilho 56 girar com o eixo de entrada 46. Novamente, o eixo de freio de gatilho 56 girará à mesma velocidade que o eixo de entrada 46, de modo que não haja rotação relativa entre os dois eixos.

[0050] Evidentemente, a rotação do eixo de freio de gatilho 56 com o eixo de entrada 46 só é possível quando o solenoide de freio de gatilho 62 é energizado. No caso em que o solenoide fica desenergizado, as placas de freio de gatilho 50, 54 se moverão para engate de fricção e frearão a rotação do eixo de freio de gatilho 56. Isto resultará na pré-carga da mola de torção 100 sendo ultrapassada.

[0051] Como ilustrado esquematicamente nas Figuras 7B e 8B, quando a pré-carga é ultrapassada, a mola de torção 100 gira o primeiro e o segundo pinos de acoplamento 108, 110 em relação um ao outro, permitindo rotação relativa dos eixos de entrada e de gatilho de freio 46, 56 em relação a um outro. Uma vez que haja movimento relativo entre estes eixos 46, 56, os elementos de rolos 92 no mecanismo de interferência serão forçados acima das rampas 94 na superfície receptora de rolo 94 do eixo de entrada 46 pelos dentes 98 do eixo de freio de gatilho 56, desse modo forçando os elementos de rolo 92 para contato de cunha com a superfície anular 96 do alojamento 48, desse modo parando a rotação do eixo de entrada 46.

[0052] Devido à configuração simétrica das rampas 64, o dispositivo operará no mesmo grau de deslocamento angular relativo, independentemente da direção de rotação do eixo de entrada 46.

[0053] O objetivo do dispositivo de freio 40 é operar tão rapidamente quanto possível após uma falha ocorrer para parar o eixo de entrada 46 tão logo possível. O valor de torque com o qual o dispositivo de freio 40 operará é determinado pela taxa de mola de torção da mola de torção 100 e o grau de pré-carga. Na modalidade descrita acima, o mecanismo de interferência 44 é ativado com cerca de 5° de movimento de rotação relativo dos eixos de entrada e de freio de gatilho 46, 56

[0054] Será apreciado que, se o dispositivo de freio 40 for concretizado num sistema como ilustrado na Figura 1, tão logo o dispositivo de freio 40 opere ele interromperá a rotação de todo o eixo de transmissão de potência 10, 28. Isto interromperá a operação de todos os atuadores 6, 24 accionados pelo eixo de transmissão de potência 10, 28.

[0055] Como discutido acima, em tal sistema, o dispositivo de freio 40 pode ser operado em resposta a um sinal dos sensores de assimetria 16, 34 que pode indicar uma falha, tal como uma falha em um dos eixos de transmissão de potência 10, 28. Nesse caso, ambos OBBs 14, 32 podem ser operados em uníssono para parar ambos os eixos de transmissão de potência 10, 28 conectados a uma unidade de acionamento de potência associada 8, 26. Isto evitará a implantação assimétrica dos aerofólios auxiliares 4 ou flapes 22. Alternativamente, apenas um dos OBBs 14, 32 pode ser ativado, uma vez que os eixos de transmissão 10, 28 podem ser acoplados juntos, de modo que quando um para de girar, assim faz o outro.

[0056] Para liberar o dispositivo de freio 40, o solenoide 62 é mais uma vez energizado, o que move a armadura 68 para fora de engate com as placas de frenagem 50 contra a força da mola de desvio 72. Isto libera o freio de gatilho 42, permitindo que a mola de torção 100 retorne à sua configuração original, pré-carregada, desse modo permitindo que os dentes 98 na mesma se afastem dos elementos de rolo 92, desse modo permitindo que os elementos de rolo 92 retornem à posição "sem interferência" mostrada na Figura 4.

[0057] Será apreciado que a modalidade aqui descrita tem inúmeras vantagens sobre os sistemas de frenagem da técnica anterior. Especificamente, o freio de gatilho 42 precisa ter apenas elementos de frenagem relativamente pequenos 50, 54, pois a força de frenagem da unidade de freio 40 não é gerada por esses elementos, mas pelo mecanismo de interferência de rolos 44. Os elementos de frenagem 50, 54 precisam apenas ser suficientemente grandes para superar a pré-carga da mola de torção 100 de modo a frear o eixo de freio de gatilho 56. Embora possa existir um certo arrasto associado aos elementos de frenagem 50, 54, este será muito menor do que aquele dos elementos de frenagem que seriam necessários para frear todo o sistema. Isto representa menos potência absorvida na unidade de freio 40, o que potencialmente permitirá uma unidade de acionamento de potência menos potente e, portanto, mais leve.

[0058] Em vista da disposição da mola de torção 100 em torno dos eixos de entrada e de freio de gatilho 46, 56, a unidade de freio 40 proporciona uma construção relativamente compacta, o que é vantajoso em espaços operacionais restritos, tal como asas de aeronave. Além disso, o grau desejado de pré-carga da mola de torção 100 pode ser facilmente ajustado.

[0059] A descrição acima é apenas de uma modalidade exemplar, e será claro que podem ser feitas modificações na modalidade sem afastamento do escopo da divulgação. Por exemplo, embora o eixo de freio de gatilho 56 do dispositivo de freio 40 tenha sido ilustrado como um componente único, ele pode ser formado como inúmeros componentes adequadamente unidos ou acoplados juntos. O padrão das aberturas 106 na extremidade de mola 104 pode diferir a fim de alcançar a resolução requerida da pré-carga na mola 100. Uma combinação de aberturas 106 pode também ser proporcionada em ambas as extremidades de mola 102 e 104 para intensificar ainda mais a configuração de pré-carga. Embora estas aberturas 106 sejam representadas como furos, elas podem ter a forma de fendas

[0060] Além disso, embora uma mola de torção usinada 100 tenha sido revelada, outras molas de torção podem ser usadas, por exemplo, molas helicoidais. Molas de torção usinadas podem, no entanto, ser vantajosas na medida em que elas facilitam o fornecimento de extremidades de mola integradas para receber os pinos de acoplamento.

[0061] Além disso, embora o dispositivo de freio 40 tenha sido divulgado como sendo usado num sistema de atuador de aeronave, ele pode evidentemente ser usado em qualquer aplicação em que seja necessária frenagem de um eixo rotativo. Exemplos de tais aplicações podem incluir freios de estacionamento automotivos e freios para elevadores, escadas rolantes e esteiras.

Claims (15)

1. Dispositivo de freio (40) para frear a rotação de um eixo de entrada (46), compreendendo: um freio de gatilho operável seletivamente (42) e um mecanismo de interferência de rolo (44) operável mediante a rotação relativa entre o freio de gatilho (42) e o eixo de entrada (46) ultrapassando uma quantidade predeterminada para parar a rotação do eixo de entrada (46) mediante a operação de dito freio de gatilho (42), caracterizado pelo fato de o freio de gatilho operável seletivamente (42) compreender uma mola de torção pré-carregada (100) acoplada de forma rotativa ao eixo de entrada (46), mas permitindo um movimento rotacional limitado entre o freio de gatilho (42) e o eixo de entrada (46), em que o mecanismo de interferência de rolo (44) compreende: uma pluralidade de superfícies de rampa (94) fornecidas no eixo de entrada (46); uma estrutura estática (96) do dispositivo; uma pluralidade de elementos de rolo (92) dispostos entre o eixo de entrada (46) e a estrutura estática (96) e recebidos entre superfícies de rampa adjacentes (94); e um atuador acoplado a um eixo de freio de gatilho (56) para mover os elementos de rolo (92) ao longo daquelas superfícies de rampa (94) mediante rotação relativa do eixo de freio de gatilho (56) e do eixo de entrada (46), o atuador compreendendo uma pluralidade de dentes (98) se estendendo entre elementos de rolo adjacentes (92), os dentes (98) se projetando a partir de uma extremidade do eixo de freio de gatilho (56).

2. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o freio de gatilho (42) compreende: pelo menos um elemento de frenagem de gatilho estático (50); pelo menos um elemento de frenagem de gatilho rotativo (54) montado no eixo de freio de gatilho (56) para movimento de rotação em relação ao pelo menos um elemento de frenagem estático (50), o eixo de freio de gatilho (56) sendo acoplado ao pelo menos um elemento de frenagem rotativo (56) de modo a girar com o mesmo; e um atuador de freio (62) para mover seletivamente os referidos elementos de frenagem estático e rotativo (50, 54) para engate um com o outro; em que primeira e segunda extremidades (102, 104) da mola pré-carregada torcionalmente (100) são, cada qual, acopladas ao eixo de freio de gatilho (56) e ao eixo de entrada (46); em que o engate dos elementos de frenagem estático e rotativo (50, 54) supera a pré-carga da mola de torção (100) de modo a produzir uma rotação relativa entre o eixo de freio de gatilho (56) e o eixo de entrada (46) para operar o mecanismo de interferência de rolo (44).

3. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os acoplamentos entre a primeira e a segunda extremidades (102, 104) da mola de torção (100) e o eixo de freio de gatilho (56) e o eixo de entrada (46) compreendem primeiro e segundo pinos de acoplamento (108, 110) se estendendo através de respectivas aberturas (114, 116, 118, 120) no eixo de freio de gatilho (56) e no eixo de entrada (46), respectivamente, para a mola de torção (100).

4. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as aberturas (114, 116, 118, 120) naqueles eixos de entrada e de freio de gatilho (46, 56) se estendem através de um arco (α) circunferencial maior do que o diâmetro dos pinos de acoplamento (108, 110) para permitir movimento de rotação relativo dos eixos de entrada e saída, por exemplo, através de um arco de 10-20°, por exemplo 15°.

5. Dispositivo de freio (40), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a mola de torção (100) está disposta radialmente para fora de e em torno do eixo de freio de gatilho (56) e do eixo de entrada (46).

6. Dispositivo de freio (40), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as superfícies de rampa adjacentes (94) são circunferencialmente simétricas.

7. Dispositivo de freio (40), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a mola de torção (100) compreende meios para variar a pré-carga da mola (100).

8. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma extremidade (102) da mola de torção (100) compreende uma série de aberturas opostas circunferencialmente espaçadas (106) para receberem um respectivo pino de acoplamento (108, 110) nas mesmas.

9. Dispositivo de freio (40), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mola de torção (100) é uma mola de torção usinada ou fabricada usando técnicas de Fabricação de Camada Aditiva.

10. Dispositivo de freio (40), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende um atuador de freio de gatilho (62).

11. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dito atuador de freio de gatilho (62) é um atuador de solenoide.

12. Dispositivo de freio (40), de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o referido atuador de freio de gatilho (62) compreende um elemento de atuação (68) que é móvel entre uma posição de não frenagem e uma posição de frenagem sob a força de uma mola de desvio (72), um tal elemento carregado por mola (58) sendo mantido na posição de não frenagem contra a força da mola de desvio (72) quando o atuador (62) for energizado e liberado mediante desenergização do atuador (62).

13. Sistema de acionamento, sistema esse que compreende um eixo de transmissão de potência (10, 28) e um dispositivo de freio (40) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o eixo de transmissão de potência (10, 28) é acoplado a ou integralmente formado com o eixo de entrada (46) do dispositivo de freio (40).

14. Sistema de atuador de aeronave (2, 20), caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de acionamento conforme definido na reivindicação 13, o eixo de transmissão de potência (10, 28) acionando uma pluralidade de atuadores para implantar ou retrair uma pluralidade de aerofólios auxiliares (4) ou flapes (22) em uma asa da aeronave, em que a parada da rotação do eixo de entrada (46) do dispositivo de freio (40) interrompe a rotação do eixo de transmissão de potência (10, 28) e, assim, a implantação ou retração dos aerofólios auxiliares (4) ou flapes (22).

15. Sistema de atuador de aeronave (2, 20), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender primeiro e segundo eixos de transmissão de potência (10, 28) para acionar respectivas pluralidades de atuadores nas respectivas asas da aeronave, um dispositivo de frenagem (40) sendo fornecido para cada eixo de transmissão de potência (10, 28); em que, opcionalmente, cada eixo de transmissão de potência (10, 28) é acoplado a um sensor de assimetria (16, 34) para detectar a operação assimétrica dos eixos de transmissão de potência (10, 28), e em que a detecção da operação assimétrica por um ou outro dos sensores de assimetria (16, 34) causa a operação de ambos os dispositivos de frenagem (40) em uníssono.