BR102023005711A2 - Conjunto de contraporca para um atuador, conjunto de atuador, e, rotor - Google Patents

Abstract

Conjunto de contraporca para um atuador, o conjunto de contraporca compreendendo uma porca (50) configurada para ser montada em um suporte do atuador para movimento axial em relação ao suporte e um mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) configurado para ser montado fixamente no suporte e axialmente móvel entre uma primeira posição engatada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) engata com a porca para impedir a rotação da porca, e uma segunda posição destravada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) não está engatado com a porca, e a porca pode ser girada em relação ao suporte.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente divulgação diz respeito a um conjunto de contraporca para um atuador, tal como um servo atuador para um rotor de um helicóptero.

FUNDAMENTOS

[002] Atuadores são usados em muitos campos para transferir o movimento de um acionador para um objeto ou superfície a ser movida. Existem muitos tipos de atuadores, incluindo atuadores lineares que convertem movimento rotativo em movimento linear, atuadores rotativos que fazem com que a rotação do objeto ou superfície seja movida. Os atuadores podem ser controlados hidraulicamente, controlados eletricamente, controlados mecanicamente ou uma combinação dos mesmos. Um servo atuador tem um servo motor para acionar a rotação da haste do atuador.

[003] Um atuador tem uma haste de atuador que é girada pelo acionador e que é conectada ao objeto ou superfície a ser movida. A haste pode incluir uma haste interna e uma externa que estão em engate operativo de modo que uma dentre a haste interna e a externa seja girada pelo acionador e faça com que a outra dentre a haste interna e a externa, que está conectada ao objeto ou superfície seja movida, gire (para um atuador rotativo) ou se mova linearmente (para um atuador linear) de acordo com o movimento desejado do objeto/superfície.

[004] Um dos usos de um atuador é em um helicóptero. O rotor de cauda do helicóptero e o rotor principal são controlados por meio de atuadores que causam a rotação do rotor, e os atuadores também são usados para variar o passo da pá do rotor.

[005] Os atuadores incluem vários fixadores ou porcas para fixar e posicionar os componentes do atuador em relação uns aos outros. Essas porcas têm torques específicos projetados para cargas distribuídas, conforme projetado pelo fabricante. Com o uso, as porcas podem afrouxar, e seu torque precisa ser verificado regularmente, e as porcas precisam ser apertadas se tiverem afrouxado para garantir que o torque necessário seja mantido. Em um atuador usado para controlar um rotor de helicóptero, , por exemplo, uma contraporca projetada para definir um torque de ruptura de um mancal de esferas entre a haste do atuador e um alojamento ou suporte em torno da haste do atuador, conforme descrito mais abaixo, em geral, precisa ser verificada e ajustada regularmente, por exemplo, a cada 200 horas de voo.

[006] No entanto, o acesso a esses fixadores é muitas vezes difícil. A verificação e o ajuste podem exigir a desmontagem de todo o atuador e podem exigir que partes do conjunto ao redor da contraporca sejam descartadas e substituídas. Além disso, os componentes da contraporca podem ser de modo a criar FOD, que pode causar danos ao conjunto de atuador. Esse é particularmente um problema em conjuntos críticos de segurança, como em aeronaves. Para um atuador de um rotor de helicóptero, por exemplo, quando uma contraporca precisa ser verificada e ajustada para manter o torque necessário, o conjunto do atuador precisa ser desmontado e enviado para manutenção. O conjunto precisa, então, ser desmontado de modo que a contraporca possa ser ajustada.

[007] Existe a necessidade de um conjunto de atuador no qual o torque de uma contraporca possa ser verificado e ajustado in situ - ou seja, sem a necessidade de se desmontar o atuador do helicóptero e enviá-lo para manutenção - em que o risco de FOD é reduzido.

SUMÁRIO

[008] De acordo com a divulgação, é fornecido um conjunto de contraporca para um atuador, o conjunto de contraporca compreendendo uma porca configurada para ser montada em um suporte do atuador para movimento axial em relação ao suporte e um mecanismo de retenção e liberação da contraporca configurado para ser montado de forma fixa no suporte e axialmente móvel entre uma primeira posição engatada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca se engata à porca para impedir a rotação da porca, e uma segunda posição destravada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca não está engatado à porca, e a porca pode ser girada em relação ao suporte.

[009] Também é fornecido um conjunto de atuador e um rotor.

DESCRIÇÃO BREVE

[0010] Exemplos de acordo com a divulgação serão agora descritos em detalhes com referência aos desenhos. Deve-se notar que variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações e que a descrição é apenas para fins de explicação.

[0011] A figura 1 mostra um servoatuador de convenção para uso, por exemplo, para controlar um rotor de helicóptero.

[0012] A figura 2 é uma vista de perto de uma parte do atuador da figura 1.

[0013] A figura 3 é uma vista explodida das peças de contraporca dentro do suporte do atuador das figuras 1 e 2.

[0014] A figura 4 é uma vista de um exemplo de um conjunto de atuador de acordo com a divulgação e mostra também um detalhe em vista ampliada.

[0015] A figura 4A mostra o recurso de engate do pino da figura 4 de perto.

[0016] A figura 5 mostra o recurso de travamento da contraporca do exemplo da figura 4.

[0017] A figura 6 mostra o conjunto das figuras 4 e 5 em uma posição destravada.

[0018] A figura 7 mostra o conjunto das figuras 4 e 5 em uma posição travada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] A figura 1 mostra um conjunto de atuador típico como usado, por exemplo, para controlar o rotor principal de um helicóptero. O atuador pode, no entanto, também ser usado em outras aplicações.

[0020] Tais atuadores são bem conhecidos e não serão descritos em detalhes extensivos aqui, mas, em suma, o conjunto tem um alojamento 1 no qual é montado um pistão ou haste de atuador 2 para movimento axial A em relação ao alojamento 1. A haste tem uma primeira extremidade (não vista aqui) para conexão ao conjunto de acionamento do atuador (também não mostrado) e uma segunda extremidade 22 para conexão, por exemplo, através de um conector de olhal 23, ao rotor (ou outra parte a ser controlada pelo atuador). A primeira extremidade da haste 2 está localizada dentro de um suporte 3 que também, como é bem conhecido, inclui mancais para permitir a rotação da haste em relação ao suporte. O suporte é configurado para ser anexado, por exemplo, por um flange 33 através do qual os fixadores podem ser fixados, a uma parte estacionária, tal como uma parte fixa do corpo do helicóptero. Um conector 4 se estende a partir do suporte que está configurado para se conectar aos controles do piloto (não mostrados).

[0021] Dentro do suporte 3 é fornecida uma contraporca 5 para prender a haste do atuador axialmente e para também garantir o torque de ruptura necessário para o mancal de esferas. O torque de ruptura é o torque inicial que deve ser fornecido para iniciar a rotação do mancal em relação ao suporte. O torque de ruptura é necessário para evitar a folga no sistema - ou seja, para evitar a rotação indesejada da haste do atuador que não foi comandada pela entrada do piloto. Como será descrito mais abaixo, o mancal de esferas é fornecido para girar dentro de pistas definidas por anéis em torno do pistão de atuador, entre o pistão e o suporte. A contraporca 5 é apertada de modo a fornecer uma força axial nos anéis de rolamento para garantir que haja algum atrito entre o mancal de esferas e o suporte. Esse atrito só é superado quando um torque que excede o torque de ruptura é fornecido ao mancal, permitindo que o mancal de esferas gire em relação ao suporte. Até que seja aplicado torque suficiente, o mancal não girará em relação ao suporte. É importante, portanto, que a contraporca (que é montada rosqueada no suporte e dentro dele) seja apertada o suficiente para manter o torque de ruptura. Isso precisa ser verificado regularmente (por exemplo, a cada 200 horas de voo), e a contraporca precisa ser apertada regularmente, por exemplo, usando-se uma ferramenta de torque ou uma chave inglesa. No conjunto convencional, como mostrado nas figuras 1 a 3, a contraporca é presa no suporte por meio de uma série de anéis de retenção e arruelas 6, 7, 8. A arruela 7 tem um dente interno 7a que se engata a uma fenda 5a na contraporca 5. Uma vez engatada, a arruela precisa ser empurrada contra a arruela 6 e o suporte. Um anel de travamento 8 é então aparafusado na contraporca 5 e apertado até que as arruelas 6,7 não possam se mover e um torque de travamento mínimo seja alcançado. Após a montagem inicial, o anel de travamento 8 precisa ser aparafusado até que uma fenda 8a no anel 8 esteja corretamente alinhada com uma aba 7b na arruela. As abas 6a na arruela 6 são, então, dobradas em relação às superfícies laterais do suporte 3a, e uma aba 7c na arruela 7 é dobrada com a fenda da arruela 6b, e a aba 7b é dobrada com uma fenda 8a no anel de travamento 8.

[0022] Muitas vezes, a retenção adicional é fornecida por meio de um fio de retenção 9 preso ao exterior do suporte 3 para redundância.

[0023] De modo geral, em aplicações críticas de segurança, a reutilização de componentes deformáveis não é permitida, e a sucata dos fios de travamento aumenta o risco de FOD no sistema. Devido a isso, os anéis/arruelas ao redor da contraporca nos sistemas convencionais são peças de uso único que serão danificadas quando tiverem que ser removidas para permitir que a contraporca seja apertada. Assim, para se verificar e ajustar o torque fornecido pela contraporca em tal sistema, todo o conjunto deve ser desmontado, os anéis/arruelas removidos (e descartados), o torque da contraporca verificado (por exemplo, com uma ferramenta de torque) e ajustado, por exemplo, com uma chave inglesa. Novos anéis/arruelas precisam ser montados em torno da porca ajustada, e o conjunto pode então ser remontado no helicóptero. Isso claramente despende muito tempo e dinheiro e aumenta o tempo de inatividade do helicóptero.

[0024] A presente divulgação fornece um novo conjunto de contraporca que permite a verificação e ajuste simplificados e in situ (por exemplo, realizados no convés superior do helicóptero) do torque fornecido pela porca sem o risco de introdução de FOD. O conjunto desta divulgação substitui a contraporca e os anéis e arruelas do conjunto conhecido por um conjunto de contraporca modificado como descrito abaixo, a título de exemplo, com referência às figuras de 4 a 7.

[0025] As partes principais do conjunto de atuador, ou seja, a haste de atuador 2’, o conector 4’ e o mancal de esferas 10 e as pistas 12 são todos como no conjunto de atuador convencional. Em resumo, o conjunto de atuador inclui um pistão de atuador 20 (aqui compreendendo uma haste externa 2’ e uma haste interna 2’’) para movimento axial, responsivo a um comando de entrada através do conector 4’, dentro do alojamento de conjunto 1’. A primeira extremidade 21’ da haste do atuador 2’ é anexada, por exemplo, por fixadores 15, para rotação em torno do eixo da haste A’ com a resposta do conector 4’ aos comandos de controle, por exemplo, do piloto.

[0026] A primeira extremidade 21’ e a conexão entre a haste do atuador e o conector estão dentro de um suporte 3’ que está configurado para ser montado, por exemplo, através de um flange 33’, em uma parte estacionária, por exemplo, parte do corpo do helicóptero.

[0027] Um mancal de esferas 10 é fornecido entre a haste de atuador 2’ e o suporte 3’ para permitir a rotação da haste de atuador 2’ em relação ao suporte 3’. O mancal de esferas é fornecido em pistas 12 formadas, aqui, por dois anéis 12.

[0028] Como mencionado acima, o mancal de esferas e as pistas são configurados em relação à haste do atuador e ao mancal de modo que um atrito seja fornecido pelos anéis entre o mancal de esferas e o suporte, de modo que um torque superior a um torque de ruptura predeterminado precise ser aplicado ao mancal (por uma força de rotação aplicada à haste do atuador 2’) antes que o mancal de esferas e, portanto, a haste do atuador 2’, seja capaz de girar em relação ao suporte. Até que o torque aplicado exceda o torque de ruptura, o atrito fornecido pelos anéis de rolamento 12 impede que a haste do atuador gire em relação ao suporte.

[0029] Esse atrito é fornecido por meio da contraporca 50 sendo apertada a um ponto predeterminado contra os anéis de rolamento 12 na direção axial.

[0030] Ao longo do tempo, a contraporca pode afrouxar e/ou pode precisar ser apertada devido ao desgaste, vibração etc. no sistema para garantir que o torque de ruptura seja mantido. Caso contrário, a haste do atuador pode ser capaz de girar livremente em relação ao suporte. Isso pode levar a danos aos componentes e ao sistema e pode ter consequências catastróficas.

[0031] O conjunto de contraporca da divulgação, descrito mais abaixo, permite que o torque da contraporca seja facilmente verificado e, se necessário, a contraporca seja apertada.

[0032] O conjunto de contraporca compreende duas partes principais: uma contraporca 50 e um mecanismo de retenção e liberação de contraporca 60. A contraporca 50 compreende uma porca disposta para ser montada entre a haste do atuador e o suporte para aplicar torque às pistas de mancal de esferas 12 e para ser rotativa em relação ao suporte para se mover em relação ao suporte na direção axial para ajustar o torque aplicado pela porca às pistas 12. Em um exemplo, a porca 50 é fixada por rosca ao suporte 3’. A porca tem uma primeira extremidade 51, que encosta nas pistas 12 dentro do suporte, e uma segunda extremidade 52, que se estende para fora do suporte. A segunda extremidade 52 é provida em torno de sua periferia com meios de engate, por exemplo, chavetas 53.

[0033] O mecanismo de retenção e liberação de contraporca 60 é montado no suporte 3’ e compreende um pino axialmente móvel, sendo móvel axialmente em relação ao suporte 3’ entre uma posição engatada, na qual o pino engata com o meio de engate 53 da porca 50 para impedir a rotação da porca em relação ao suporte (descrito mais abaixo) e uma posição destravada na qual o pino não engata com a porca e a porca pode ser girada em relação ao suporte.

[0034] A estrutura do mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 será descrita em mais detalhes com referência particular à figura 5. O mecanismo de retenção e liberação de contraporca 60 tem um corpo de pino principal 61 com uma primeira porção 62 se estendendo axialmente do suporte 3’ e configurada para ser agarrada ou empurrada por um usuário para mover o pino axialmente em relação ao suporte entre a posição destravada e a posição engatada. O corpo do pino principal 61 também tem uma segunda porção 63 disposta para ser presa ao suporte. Por exemplo, no exemplo mostrado, a segunda porção se encaixa através de um flange 34 fornecido no suporte e é presa por um pino de fixação 70 para evitar que o pino seja completamente removido do suporte durante seu movimento axial entre as posições engatada e destravada. O mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 também inclui uma mola 80 para inclinar o pino em relação ao suporte 3’. Um rebordo que se estende radialmente 64 é fornecido entre a primeira porção e a mola 80. O mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 é montado em relação à porca 50 de modo que a posição engatada, o rebordo engate nos meios de engate da porca. A força da mola é tal que o mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 é axialmente inclinado de modo que o rebordo engate na porca - isto é, a mola é configurada para inclinar o mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 para a posição engatada.

[0035] A função do conjunto de contraporca será agora descrita com particular referência às figuras 6 e 7.

[0036] No estado padrão, com a mola 80 em seu estado relaxado, o rebordo 64 do pino engata nas chavetas 53 da porca 50, como mostrado na figura 7. Isso bloqueia a porca em relação ao suporte, de modo que a porca não possa ser girada em relação ao suporte. A posição axial da porca é tal que fornece o torque de ruptura como descrito acima, de modo que a haste do atuador só é capaz de girar em relação ao suporte quando o torque de rotação aplicado excede o torque de ruptura. O conjunto permanece nesse estado engatado durante o uso normal para fornecer a operação de atuador desejada.

[0037] Como mencionado acima, a configuração da porca precisa ser verificada regularmente para garantir que ela continue a fornecer o torque necessário. Para fazer isso, usando-se o conjunto da divulgação, tudo o que precisa ser feito é desengatar a porca 50 do mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 empurrando-se axialmente a primeira porção do corpo do pino principal para se aplicar uma força contra a inclinação da mola 80. O pino é então movido axialmente em relação ao suporte para fora do engate com a porca, como mostrado na figura 6. A porca é então capaz de ser apertada em relação ao suporte e às pistas do mancal, por rotação (por exemplo, usando-se uma chave ou outra ferramenta adequada) até que o torque desejado seja alcançado. O aperto da porca faz com que ela aplique uma força axial às pistas 12, o que faz com que ela empurre radialmente para fora em engate de atrito com o suporte. Uma vez que o torque desejado é alcançado para atingir o atrito necessário para o torque de ruptura, o usuário remove a força que atua contra a mola 80, e a mola relaxa para mover o mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 de volta para a posição engatada (figura 7).

[0038] Nesse exemplo, é importante que o pino do mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 só seja capaz de se mover axialmente, mas não seja capaz de girar em relação ao suporte. Isso pode ser alcançado por meio de um mecanismo de parada de rotação. No exemplo mostrado, isso pode estar na forma de um pino de parada de rotação 90 na segunda porção do pino, que se fixa em um retentor ou recesso no suporte (por exemplo, no flange 63).

[0039] O mecanismo de retenção e liberação da contraporca 60 pode ter apenas um único pino ou pode compreender dois ou mais pinos montados em diferentes locais ao redor do suporte para engatar em vários locais periféricos na segunda extremidade da porca 50.

[0040] Como mencionado acima, esse conjunto permite que o torque da contraporca seja facilmente verificado e ajustado sem todo o conjunto do atuador ter que ser dividido e desmontado. O conjunto da contraporca é simples e compacto e não adiciona ao envelope geral do conjunto do atuador, e é robusto e seguro, mesmo em ambientes agressivos e de alta vibração e sob altas cargas.

Claims (13)

1. Conjunto de contraporca para um atuador, o conjunto de contraporca caracterizadopelo fato de que compreende uma porca (50) configurada para ser montada em um suporte do atuador para movimento axial em relação ao suporte e um mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) configurado para ser montado fixamente no suporte e axialmente móvel entre uma primeira posição engatada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) engata com a porca para impedir a rotação da porca, e uma segunda posição destravada, na qual o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) não está engatado com a porca, e a porca pode ser girada em relação ao suporte.

2. Conjunto de contraporca de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a contraporca (50) compreende um anel provido de meios de engate e em que o mecanismo de retenção e liberação de contraporca compreende um pino axialmente móvel que, na primeira posição engatada, engata com os meios de engate e, na segunda posição destravada, não engata com os meios de engate.

3. Conjunto de contraporca de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o meio de engate compreende chavetas (53) em torno da porca (50).

4. Conjunto de contraporca de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que a porca compreende um rebordo que se estende radialmente (64) configurado para engatar com as chavetas na posição engatada.

5. Conjunto de contraporca de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que compreende ainda uma mola (80) entre o mecanismo de retenção e liberação da contraporca e o suporte, para inclinar o mecanismo de retenção e liberação da contraporca para a posição engatada.

6. Conjunto de contraporca de acordo com a reivindicação 2 ou qualquer reivindicação dependente da mesma, caracterizado pelo fato de que o pino compreende uma primeira porção (62) que se estende axialmente a partir do suporte a ser contatado por um usuário e uma segunda porção (63) a ser presa no suporte.

7. Conjunto de atuador, caracterizado pelo fato de que compreende uma haste de atuador axialmente extensível e um conjunto de contraporca, como qualquer uma das reivindicações anteriores, a haste do atuador tendo uma primeira extremidade para conexão a uma carga e uma segunda extremidade disposta para ser montada no suporte (3’) através de mancais (10, 12) para permitir a rotação da haste em relação ao suporte (3’), a porca (50) disposta para aplicar torque aos mancais (10, 12).

8. Conjunto de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o suporte (3’) e em que o suporte é fornecido com um flange (34) para receber o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60).

9. Conjunto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um pino de fixação (70) para prender o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) no flange (34).

10. Conjunto de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um pino de parada de rotação (90) localizado entre o mecanismo de retenção e liberação da contraporca (60) e o flange (34) para impedir a rotação do mecanismo de retenção e liberação da contraporca em relação ao flange (34).

11. Rotor, caracterizado pelo fato de que tem pás de rotor e inclui um conjunto de atuador, como qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, para ajuste das pás de rotor.

12. Rotor de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que é um rotor de helicóptero.

13. Rotor de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que é um rotor principal de helicóptero.