BR112020004889A2

BR112020004889A2 - aparelho para conectar um membro de acionamento giratório.

Info

Publication number: BR112020004889A2
Application number: BR112020004889-5A
Authority: BR
Inventors: Lowell Van Lund Larson
Original assignee: Moog Inc.
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-09-15
Also published as: KR20200036939A; CA3074117C; KR102341958B1; WO2019067303A1; JP2020535353A; US10385927B2; US20190101169A1; CA3074117A1; EP3688286A4; EP3688286A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um aparelho para conectar um membro de acionamento giratório a um membro acionado giratório que trava a rotação quando o torque transmitido entre os membros excede um limite de torque predeterminado ou a velocidade de rotação do membro de acionamento excede um limite de velocidade de rotação predeterminado. O aparelho inclui um limitador de torque configurado para atuar um mecanismo de travamento ou para desconectar a transmissão quando o limite de torque é excedido, e um regulador de excesso de velocidade é configurado para acionar o limitador de torque quando a velocidade de rotação do elemento de entrada excede o limite de velocidade de rotação. O regulador de excesso de velocidade pode acionar o limitador de torque ao reduzir o limite de torque do limitador de torque ou introduzir o arrasto rotacional no aparelho para aumentar a transmissão de torque.

Description

APARELHO PARA CONECTAR UM MEMBRO DE ACIONAMENTO GIRATÓRIO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere, de modo geral, a limitadores de torque para impedir a transmissão de torque de um elemento de acionamento para um elemento responsivo ao torque quando um limite de torque predeterminado for atingido. Mais especificamente, a presente invenção se refere a um limitador de torque configurado para travar quando o elemento de acionamento experimentar uma condição de excesso de velocidade rotacional.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os limitadores de torque são usados nos sistemas de controle de voo de aeronaves para impedir a transmissão de excesso de torque de uma unidade de acionamento quando uma superfície de controle de voo, atuada pela unidade de acionamento, fica emperrada. As superfícies de controle de voo incluem, por exemplo, uma aba de bordo de fuga em uma asa.

[003] Um limitador de torque comumente inclui um elemento de entrada acoplado a um elemento de saída através de um mecanismo de travamento responsivo a uma condição de excesso de torque, como pode ocorrer quando o elemento de saída é impedido de girar devido a um mau funcionamento. Em uma disposição bem conhecida, o mecanismo de travamento inclui um elemento de travamento deslocável axialmente que transmite rotação do elemento de entrada para o elemento de saída durante a operação normal. O elemento de travamento é inclinado pela mola em uma direção axial em direção ao elemento de entrada, e uma pluralidade de esferas espaçadas angularmente é recebida em bolsos rebaixados opostos no elemento de entrada e no elemento de travamento. Quando um limite de torque é excedido, as esferas rolam para fora dos bolsos e deslocam axialmente o elemento de travamento contra a inclinação da mola para gerar engate por atrito com as travas de disco ligadas à base para travar por meio de atrito a rotação dos elementos de entrada e de saída.

[004] Embora os limitadores de torque do tipo descrito acima sejam eficazes na prevenção de danos aos componentes de acionamento mecânico causados por excesso de torque, eles não fornecem nenhuma proteção quando ocorre uma condição de excesso de velocidade. No contexto dos sistemas de controle de aeronaves, uma condição de excesso de velocidade pode ocorrer se um tubo de torque que transmite torque às superfícies de controle de aeronave sofrer falha e a carga for removida repentinamente do elemento de saída, fazendo com que os elementos de entrada e de saída girem a um número perigosamente alto de rotações por minuto.

[005] O que é necessário é um limitador de torque que seja capaz de responder a uma condição de excesso de velocidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A invenção apresenta um aparelho para conectar um membro de acionamento giratório a um membro acionado giratório, sendo que o aparelho trava a rotação quando o torque transmitido entre os membros excede um limite de torque predeterminado ou a velocidade de rotação do membro de acionamento excede um limite de velocidade de rotação predeterminado. O aparelho geralmente compreende uma base estrutural, um elemento de entrada giratório acoplado ao membro de acionamento e um elemento de saída giratório acoplado ao membro acionado, um limitador de torque configurado para atuar um mecanismo de travamento, quando o limite de torque for excedido, para travar a rotação, e um regulador de excesso de velocidade configurado para acionar o mecanismo de travamento do limitador de torque quando a velocidade de rotação do elemento de entrada exceder o limite de velocidade de rotação.

[007] Em uma primeira modalidade, o limitador de torque inclui uma mola de ajuste de limite de torque que tem uma carga inicial que define o limite de torque, e o regulador de excesso de velocidade atua para reduzir a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque quando o limite de velocidade de rotação for excedido, reduzindo assim o limite de torque necessário para acionar o limitador de torque, de modo que a atuação do limitador de torque seja causada por qualquer torque aplicado. Na primeira modalidade, o regulador de excesso de velocidade pode incluir um eixo de acionamento de ajuste de carga inicial que se engata à mola de ajuste de limite de torque, sendo que o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial é deslocável axialmente em relação a uma base estrutural para ajustar a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque. O regulador de excesso de velocidade da primeira modalidade pode incluir também pelo menos um contrapeso de inércia disposto no elemento de entrada para reter de modo liberável o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial em uma posição de ajuste axial em relação à base estrutural. O contrapeso de inércia pode se engatar diretamente ao eixo de acionamento de ajuste de carga inicial sob a forma de uma trava, ou pode confinar radialmente um elemento de trava separado para manter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial em sua posição de ajuste axial. Quando a velocidade de rotação do elemento de entrada excede o limite de velocidade de rotação, cada contrapeso de inércia se move radialmente para fora por meio de força centrífuga, liberando assim o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial para possibilitar o deslocamento axial do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial em relação à base estrutural. O eixo de acionamento de ajuste de carga inicial é deslocado pela mola de ajuste de limite de torque em relação à base estrutural, reduzindo assim a carga inicial. Toda ou substancialmente toda a carga inicial na mola de ajuste de limite de torque pode ser removida de modo que o regulador de excesso de velocidade reduza o limite de torque para substancialmente zero torque e o limitador de torque seja acionado por qualquer torque transmitido.

[008] A primeira modalidade pode incluir meios para redefinir o limitador de torque e o regulador de excesso de velocidade para operação contínua. O eixo de acionamento de ajuste de carga inicial pode ser impulsionado de volta para sua posição de ajuste axial contra a inclinação da mola de ajuste de limite de torque, pressionando-se um botão móvel axialmente que se engata a uma extremidade do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial, inserindo-se uma ferramenta extratora em um orifício rosqueado em uma extremidade oposta do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial e puxando-se o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial e/ou introduzindo-se o fluido pressurizado em uma cavidade entre o elemento de saída e a extremidade do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial. Os contrapesos de inércia do regulador de excesso de velocidade podem ser inclinados pela mola para retornar a uma posição radialmente para dentro, para reter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial mediante o seu retorno à posição de ajuste axial.

[009] Em uma segunda modalidade, o regulador de excesso de velocidade é configurado para adicionar torque de arrasto à trava de ligação à base do limitador de torque quando o limite de velocidade de rotação for excedido, acionando, desse modo, o limitador de torque para girar completamente a trava. O regulador de excesso de velocidade da segunda modalidade pode incluir pelo menos um contrapeso de inércia disposto em um membro de travamento giratório do limitador de torque que é acoplado ao elemento de entrada. O pelo menos um contrapeso de inércia se move por meio de força centrífuga quando a velocidade de rotação do elemento de entrada e do elemento de travamento acoplado exceder o limite de velocidade de rotação, de modo que o contrapeso de inércia aplique uma força direcionada axialmente para travas de disco do limitador de torque para aumentar a transmissão de torque entre os elementos de entrada e de saída. Como resultado, o limite de torque é excedido e o limitador de torque responde da maneira conhecida para interromper a rotação. O regulador de excesso de velocidade da segunda modalidade é reinicializado após um evento de excesso de velocidade por meio de um comandando de rotação inversa do membro de acionamento para conferir rotação inversa ao elemento de entrada.

[0010] O elemento de entrada e o elemento de saída têm funções reversíveis, isto é, o elemento de entrada pode ser usado como um elemento de saída e o elemento de saída pode ser usado como um elemento de entrada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VISTAS DOS DESENHOS

[0011] A natureza e o modo de operação da presente invenção serão agora descritos mais completamente na descrição detalhada da invenção, apresentada a seguir, tomada em conjunto com as figuras em anexo, nas quais: a Figura | é uma vista em seção transversal que ilustra um aparelho limitador de torque que tem proteção contra excesso de velocidade de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, sendo que o aparelho é mostrado em sua condição normal de operação; a Figura 2 é uma vista em corte obtida genericamente ao longo da linha 2-2 na Figura 1; a Figura 3 é uma vista em seção transversal similar àquela da Figura 1, sendo que o aparelho é mostrado em uma condição de excesso de velocidade que aciona um regulador de excesso de velocidade do aparelho; a Figura 4 é uma vista em seção transversal obtida genericamente ao longo da linha 4-4 na Figura 3; a Figura 5 é uma vista em seção transversal similar àquela da Figura 3, sendo que o aparelho é mostrado como tendo meios para reinicializar o aparelho após o aparelho ter sido acionado por uma condição de excesso de velocidade; a Figura 6 é uma vista ampliada da região A na Figura 5 que ilustra uma inclinação de um contrapeso de inércia do regulador de excesso de velocidade; a Figura 7 é uma vista similar àquela da Figura 6, sendo que o aparelho foi reinicializado; a Figura 8 é uma vista em seção transversal similar àquela da Figura 5, sendo que o aparelho é mostrado como tendo meios alternativos para reinicializar o aparelho; a Figura 9 é uma vista ampliada que mostra uma configuração alternativa de um contrapeso de inércia na qual o próprio contrapeso de inércia atua como uma trava; a Figura 10 é uma vista em seção transversal que ilustra um aparelho limitador de torque que tem proteção contra excesso de velocidade de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, sendo que o aparelho é mostrado em sua condição normal de operação; a Figura 11 é uma vista em seção transversal similar àquela da Figura 5, sendo que o aparelho é mostrado em uma condição de excesso de velocidade que aciona um regulador de excesso de velocidade do aparelho.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0012] Inicialmente, faz-se referência às Figuras 1 a 4, sendo que um aparelho limitador de torque formado de acordo com uma primeira modalidade da invenção é mostrado e identificado geralmente pelo número de referência 10. O aparelho 10 compreende uma base estrutural sob a forma de membros de alojamento 12 e 14, um elemento de entrada 16 giratório em torno de um eixo geométrico de rotação 11 em relação à base estrutural em virtude de um mancal giratório 18, e um elemento de saída 20 giratório em relação à base estrutural em virtude de outro mancal giratório 22. O aparelho compreende, adicionalmente, um limitador de torque 24 e um regulador de excesso de velocidade 26 descrito com mais detalhes abaixo. Como será entendido, o aparelho 10 é útil para conectar um membro de acionamento giratório (não mostrado) a um membro acionado giratório (não mostrado) ao se acoplar o membro de acionamento ao elemento de entrada 16 e se acoplar o membro acionado ao elemento de saída 20. O acoplamento do membro de acionamento ao elemento de entrada 16 pode ser realizado por uma conexão estriada a uma estria 28 do elemento de entrada 16 e o acoplamento do membro de acionamento ao elemento de saída 20 pode ser realizado por uma conexão estriada a uma estria de 30 do elemento de saída 20. Embora os acoplamentos estriados sejam mostrados, outros tipos de acoplamentos que fornecem transmissão de movimento giratório podem ser usados. À conexão fornecida pelo aparelho 10 fornece proteções contra excesso de torque e excesso de velocidade na transmissão do movimento de rotação do membro de acionamento para o membro acionado.

[0013] Conforme mencionado acima, os membros de alojamento 12 e 14 agem como uma base estrutural em relação a qual o elemento de entrada 16 e o elemento de saída 20 giram. O membro de alojamento 12 pode ser um membro de alojamento alongado axialmente em torno do limitador de torque 24 e do regulador de excesso de velocidade 26, e o membro de alojamento 14 pode ser uma placa de extremidade acoplada de maneira rosqueável ao membro de alojamento 12 e presa contra a rotação em relação ao membro de alojamento 12 por prendedores rosqueados 32. Na modalidade ilustrada, o mancal giratório 18 é aninhado em uma reentrância anular do membro de alojamento 14 e apoia giratoriamente o elemento de entrada 16, e o mancal giratório 22 é aninhado em uma reentrância anular do membro de alojamento 12 e apoia giratoriamente o elemento de saída 20.

[0014] O limitador de torque 24 conecta o elemento de saída 20 ao elemento de entrada 16 para rotação acoplada com o elemento de entrada na mesma velocidade de rotação. O limitador de torque 24 é atuado de modo a travar a rotação do elemento de entrada 16 e do elemento de saída 20 quando o torque transmitido entre o elemento de entrada 16 e o elemento de saída 20 exceder um limite de torque predeterminado.

[0015] Um limitador de torque é um elemento de design mecânico, utilizado no sistema de transmissão, para proteger os componentes a jusante dos níveis excessivos de torque. Um limitador de torque libera ou trava em relação à base se o limite de torque predeterminado tiver sido excedido. Existem três tipos gerais de limitadores de torque: elemento fraco sacrificial, embreagem deslizante e trava de torque.

[0016] O tipo elemento fraco sacrificial é aquele que se rompe e/ou se desconecta totalmente da linha de acionamento de transmissão se o torque de design máximo for excedido. Esse tipo de limitador de torque deve ser substituído ou redefinido para transmitir o torque e retornar à operação após ser acionado. Exemplos do tipo de elemento fraco sacrificial são eixos de acionamento de cisalhamento e transparentes, ou elementos de esfera ou rolo que se encaixam em uma condição de disparo e não transmitem mais torque.

[0017] O tipo embreagem deslizante introduz deslizamento ou perdas na plataforma do sistema ou a relação giratória entre os eixos de acionamento de entrada e de saída do limitador de torque, se o limite de torque tiver sido excedido. Um limitador de torque de embreagem deslizante pode incluir placas de travamento com molas ou retentores de esferas entre os eixos de acionamento de entrada e de saída. Se o limite de torque foi excedido, o limitador de torque da embreagem deslizante simplesmente possibilita que o eixo de acionamento de saída deslize a uma velocidade diferente em relação ao eixo de acionamento de entrada. Diferente do tipo elemento fraco sacrificial, o tipo embreagem deslizante transmite quase o mesmo torque máximo durante um evento de deslizamento e se redefine automaticamente após o evento de deslizamento.

[0018] O tipo trava de torque mantém a plataforma do sistema ou a relação giratória do eixo de acionamento de entrada e de saída do limitador de torque, mesmo que o limite de torque tenha sido excedido. O tipo trava de torque protege seu eixo de acionamento de saída do excesso de torque no eixo de acionamento de entrada, aplicando-se o torque de travamento do eixo de acionamento de entrada diretamente à base. O torque de entrada é medido por uma rampa ou came de esferas axial ou radial carregados com mola, que aplica uma força nas placas ou sapatas de trava, fazendo com que as placas ou sapatas de trava se engatem diretamente a uma estrutura ligada à base se o limite de torque for excedido. Para reinicializar ou liberar o eixo de acionamento bloqueado, o torque de entrada deve ser reduzido a zero e, em alguns casos, o eixo de acionamento de entrada pode precisar fazer um backup axial para liberar as travas.

[0019] Na presente revelação, o limitador de torque 24 é incorporado como um limitador de torque do tipo trava de torque. Entretanto, o limitador de torque 24 pode ser incorporado como outro tipo de limitador de torque, por exemplo, um limitador de torque do tipo elemento fraco sacrificial ou um limitador de torque do tipo embreagem deslizante, sem se afastar da presente invenção.

[0020] Na modalidade ilustrada, o limitador de torque 24 pode incluir um membro de travamento 34 disposto para transmitir movimento de rotação do elemento de entrada 16 ao elemento de saída 20 durante a operação normal do aparelho 10 (ou seja, quando não há condição de excesso de torque ou de excesso de velocidade). O membro de travamento 34 pode ser acoplado ao elemento de entrada 16 por uma pluralidade de esferas espaçadas angularmente 36 recebidas dentro dos bolsos rebaixados opostos 38, 40 no elemento de entrada 16 e no membro de travamento 34, respectivamente. O membro de travamento 34 pode ser acoplado ao elemento de saída 20 por uma conexão estriada 41, possibilitando que o membro de travamento 34 transmita movimento de rotação para o membro de saída 20 e deslize axialmente em relação ao elemento de saída 20. Assim, em operação normal, o membro de travamento 34 gira com o elemento de entrada 16 e o elemento de saída 20 na mesma velocidade de rotação. O limitador de torque 24 pode ainda incluir uma mola de ajuste de limite de torque 42 disposta de modo a inclinar o membro de travamento 34 em uma direção axial em direção ao elemento de entrada 16 para reter as esferas 36 dentro dos bolsos opostos correspondentes 38, 40. Na modalidade ilustrada, a mola de ajuste de limite de torque 42 tem uma primeira extremidade que se engata operacionalmente a uma prateleira radial interna do membro de travamento 34 e uma segunda extremidade que se engata operacionalmente a um flange 44 fixado em um local axial em um eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46. O limitador de torque 24 pode ainda incluir uma pluralidade de travas de disco 48 dispostas entre o membro de travamento 34 e a base estrutural definida por uma superfície interna do membro de alojamento 12.

[0021] Sob condições normais de operação, o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 pode ser mantido em uma posição de ajuste axial predeterminada em relação ao elemento de entrada 16 e membros de base estrutural 12, 14 por uma ou mais travas 50 parcialmente recebidas por um sulco de trava correspondente 52 no eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 e parcialmente recebidas por uma respectiva reentrância 54 que se estende radialmente no elemento de entrada 16. Como mostrado na Figura 2, o sulco de trava 52 pode ser parte de um sulco circunferencial contínuo em torno do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46. Alternativamente, o sulco de trava 52 pode ser um entalhe ou endentação local disposto para receber uma respectivo trava 50. A posição de ajuste axial do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 determina a carga inicial aplicada à mola de ajuste de limite de torque 42, que por sua vez, determina o limite de torque acima do qual o limitador de torque 24 é acionado. Quando o limite de torque é excedido, as esferas 36 rolam para fora dos bolsos 38, 40 e deslocam o membro de travamento 34 em uma direção axial em relação à base estrutural 12, 14 contra a força da mola 42. Como resultado, o membro de travamento 34 é empurrado axialmente de modo a se engatar com as travas de disco 48, aumentando assim o atrito e fazendo com que os elementos de entrada e de saída giratórios 16 e 20 travem e parem de girar. Quando a carga inicial na mola de ajuste de limite de torque 42 é relativamente baixa, as esferas 36 não são retidas tão firmemente nos bolsos 38, 40 e as esferas rolam para fora dos bolsos 38, 40 em um limite de torque mais baixo para atuar o travamento. Por outro lado, quando a carga inicial na mola de ajuste do limite de torque 42 é relativamente alta, as esferas 36 são mantidas mais firmemente nos bolsos 38, 40 e um limite de torque mais alto deve ser excedido antes que as esferas 36 sejam levadas para fora dos bolsos 38, 40 para atuar o travamento.

[0022] O regulador de excesso de velocidade 26 está configurado para causar a atuação do limitador de torque 24 para travar a rotação do elemento de entrada 16 e do elemento de saída 20 quando a velocidade de rotação do elemento de entrada 16 exceder um limite de velocidade de rotação. Na primeira modalidade representada nas Figuras | a 4, o regulador de excesso de velocidade 26 causa a atuação do limitador de torque 24, reduzindo a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque 42 quando o limite de velocidade de rotação for excedido, reduzindo assim o limite de torque. Na configuração do regulador de excesso de velocidade 26 mostrado nas Figuras 1 a 4 e descrito abaixo, o regulador de excesso de velocidade 26 reduz o limite de torque a um torque substancialmente zero removendo toda ou substancialmente toda a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque 42. Consequentemente, como resultado de um evento de excesso de velocidade, qualquer torque acionará o limitador de torque 24.

[0023] O regulador de excesso de velocidade 26 pode incluir o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46, uma ou mais travas 50 e pelo menos um contrapeso de inércia 56. Como descrito acima, o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 se engata a uma extremidade da mola de ajuste de limite de torque 42, é deslocável axialmente em relação à base estrutural 12, 14 para definir a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque 42 e tem um ou mais sulcos 52. Cada trava 50 pode ser uma esfera parcialmente recebida por um sulco correspondente 52 e parcialmente recebida por uma reentrância 54 que se estende radialmente de modo correspondente no elemento de entrada 16 para manter uma posição de ajuste axial do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 em relação à base estrutural 12, 14 durante a operação normal quando a velocidade de rotação do elemento de entrada 16 não exceder o limite de velocidade de rotação. À condição de operação normal é mostrada nas Figuras 1 e 2. Cada contrapeso de inércia 56 pode ser disposto no elemento de entrada 16 para reter uma respectiva trava 50 parcialmente no sulco de trava 52 do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 quando a velocidade de rotação do elemento de entrada 16 não exceder o limite de velocidade de rotação.

[0024] Na modalidade representada, cada contrapeso de inércia 56 é montado de forma pivotante no elemento de entrada 16 por um pino de pivô ou eixo de pivô 58. Como mostrado na Figura 2, uma pluralidade de contrapesos de inércia 56 pode ser espaçada angularmente em torno do eixo geométrico rotacional 11 do elemento de entrada 16, e uma pluralidade de travas 50 pode ser recebida respectivamente dentro de uma pluralidade de reentrâncias que se estendem radialmente 54, angularmente espaçadas em torno do eixo geométrico rotacional 11 do elemento de entrada 16. À modalidade ilustrada fornece três travas 50 e três contrapesos de inércia 56 espaçados em intervalos angulares regulares de 120º em torno do eixo geométrico de rotação 11 para operação equilibrada. Deve-se compreender que um número maior ou menor de travas 50 e contrapesos de inércia 56 podem ser usados.

[0025] Em relação especificamente às Figuras 3 e 4, é mostrada a operação do aparelho 10 durante um evento de excesso de velocidade. Quando a velocidade de rotação do elemento de entrada 16 excede o limite de velocidade de rotação, a força centrífuga faz com que cada contrapeso de inércia 56 gire em torno de seu pino de pivô associado 58 em uma direção oposta à trava correspondente 50 (por exemplo, no sentido horário na Figura 3), e a força centrífuga faz com que cada trava 50 se mova radialmente para fora, de modo que o trava 50 se retire completamente do sulco de trava 52 para possibilitar o deslocamento axial do eixo de acionamento de ajuste de carga final 46 em relação à base estrutural 12, 14. Como resultado, o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 é deslocado pela mola de ajuste de limite de torque 42 em relação à base estrutural 12, 14, reduzindo assim a carga inicial aplicada à mola de ajuste de limite de torque 42. Como se pode ver melhor na Figura 3, o deslocamento permitido do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 pode ser suficiente para remover toda ou substancialmente toda a carga inicial na mola de ajuste de limite de torque 42, de modo a reduzir o limite de torque a torque essencialmente zero. Consequentemente, o limitador de torque 24 é atuado conforme descrito acima para travar a rotação do elemento de entrada 16 e do elemento de saída

20.

[0026] Como pode ficar entendido, o limite de velocidade de rotação acima do qual o regulador de excesso de velocidade 26 é acionado pode ser determinado pela projeção da massa e do centro de gravidade em pelo menos um contrapeso de inércia 56, de modo que uma velocidade de rotação predeterminada do elemento de entrada 16 seja necessária antes do movimento pivotante do pelo menos um contrapeso de inércia. Além disso, cada contrapeso de inércia 56 pode ser carregado pela mola em direção a uma posição não acionada, em que a carga inicial deve ser superada pela força centrífuga. O regulador de excesso de velocidade 26 pode ser equilibrado e calibrado como conhecido na técnica, de modo que todas as travas 50 sejam liberadas e se desloquem radialmente para fora de modo simultâneo. Quando o regulador de excesso de velocidade 26 for acionado e a carga inicial na mola de ajuste do limite de torque 42 for descarregada, o aparelho 10 permanecerá parado e a reinicialização do aparelho não será possível sem a desmontagem.

[0027] As Figuras 5 a 8 ilustram modificações no aparelho 10 possibilitando que o aparelho seja reinicializado após um evento de excesso de velocidade. Na variante mostrada na Figura 5, o aparelho 10 é adaptado para possibilitar que um usuário empurre ou puxe axialmente o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 de volta à sua posição original de ajuste de carga inicial sem desmontagem. Um botão de pressão 47 pode ser deslizável axialmente através de uma passagem no elemento de saída 20 para exercer força em uma extremidade do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 para empurrar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial de volta para a posição de ajuste de carga inicial predeterminada contra a inclinação da mola de ajuste de limite de torque 42. Além do botão de pressão 47, ou como uma alternativa ao botão de pressão, uma extremidade oposta do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 pode ser adaptada para se acoplar de maneira liberável a uma ferramenta extratora (não mostrada) para que um usuário possa puxar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 de volta para à posição predeterminada de ajuste de carga inicial contra a inclinação da mola de ajuste de limite de torque 42. Por exemplo, um orifício rosqueado 49 pode ser fornecido na extremidade oposta do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 para se acoplar a uma ponta rosqueada de uma ferramenta extratora inserida através de uma passagem no elemento de entrada 16. Conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, cada contrapeso de inércia 56 pode ser inclinado por uma mola 59 em direção a uma posição não acionada, de modo que o contrapeso de inércia retorne a uma posição para manter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 na posição de ajuste axial quando o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 atingir a posição de ajuste axial durante a reinicialização. A Figura

8 mostra outra modificação em que o elemento de saída 20 é fornecido com um bocal ou porta vedável 51 através da qual o fluido pressurizado, por exemplo, graxa de uma pistola de graxa, pode ser injetado em uma cavidade entre o elemento de saída 20 e a extremidade do eixo de acionamento de carga inicial 46 para forçar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 de volta à sua posição de ajuste axial.

[0028] A Figura 9 ilustra um contrapeso de inércia 66 de acordo com um design alternativo que evita o uso de um elemento de trava separado, como esferas 50. De modo semelhante ao contrapeso de inércia 56 descrito acima, o contrapeso de inércia 66 é montado de forma pivotante no elemento de entrada 16 por um pino ou eixo de pivô 68. O contrapeso de inércia 66 se engata diretamente ao eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 sob a forma de uma trava para manter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial em sua posição de ajuste axial e se move para fora do engate para liberar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 quando o limite de velocidade de rotação for excedido. No design ilustrado, o contrapeso da inércia 66 inclui uma borda de travamento 64 disposta para se engatar a uma parte em forma de ombro radial 74 do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46. Quando o limite de velocidade de rotação for excedido, o centro de gravidade 70 do contrapeso de inércia 66 é forçado radialmente para fora, fazendo com que o contrapeso de inércia 66 gire no sentido horário na vista da Figura 9 contra a inclinação da mola de reinicialização 72 para desengatar a borda de travamento 64 da parte em forma de ombro radial 74 e liberar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46. Quando isso acontece, a carga inicial na mola de ajuste de limite de torque 42 força o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 para a esquerda na Figura 9, descarregando assim a carga inicial de modo que o limitador de torque 24 seja acionado por qualquer transmissão de torque.

[0029] As Figuras 10 e 11 ilustram um aparelho limitador de torque

110 que tem proteção contra excesso de velocidade de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. A segunda modalidade difere da primeira modalidade descrita acima, visto que o regulador de excesso de velocidade da segunda modalidade atua de modo a adicionar torque de arrasto à trava ligada à base do limitador de torque quando o limite de velocidade de rotação for excedido, acionando assim o limitador de torque.

[0030] A Figura 10 mostra o aparelho 110 durante uma condição de operação normal, enquanto a Figura 11 mostra o aparelho 110 em uma condição de excesso de velocidade, acionando um regulador de excesso de velocidade 126 do aparelho. Em contraste com o regulador de excesso de velocidade 26 da primeira modalidade, o regulador de excesso de velocidade 126 da segunda modalidade não altera o limite de torque predefinido do limitador de torque 24 quando o limite de velocidade de rotação for excedido, mas apenas adiciona arrasto ao sistema para acionar o limitador de torque 24. Mediante essa operação, o regulador de excesso de velocidade 126 da segunda modalidade possibilita que o limitador de torque 24 seja reinicializado por meio de um comando de rotação inversa do membro de acionamento para girar o elemento de entrada 16 na direção de rotação oposta, e não é necessária a desmontagem ou a intervenção manual para reinicializar o aparelho 110.

[0031] O aparelho 110 da segunda modalidade é semelhante ao aparelho 10 da primeira modalidade, na medida em que compreende o limitador de torque 24 descrito acima. O limitador de torque 24 pode incluir o elemento de travamento giratório 34 disposto para transmitir movimento de rotação do elemento de entrada 16 para o elemento de saída 20 e as travas de disco 48 dispostas entre o membro de travamento 34 e a base estrutural 12,

14. Como na primeira modalidade, o membro de travamento 34 é deslocado axialmente em relação à base estrutural 12, 14 para engatar as travas de disco 48 quando o limite de torque for excedido. O eixo de acionamento de ajuste de carga inicial 46 pode ser formado integralmente com o elemento de entrada

16.

[0032] O regulador de excesso de velocidade 126 inclui pelo menos um contrapeso de inércia 156 disposto no membro de travamento 34. Cada contrapeso de inércia 156 pode ser montado de forma pivotante no membro de travamento 34 por um pino de pivô ou eixo de pivô 158. De modo semelhante à primeira modalidade, uma pluralidade de contrapesos de inércia 156 pode ser espaçada angularmente em torno do eixo geométrico de rotação 11 do elemento de entrada 16, que corresponde ao eixo geométrico de rotação do membro de travamento 34. Por exemplo, três contrapesos de inércia 156 podem ser espaçados em intervalos angulares regulares de 120º em torno do eixo geométrico de rotação 11 para operação equilibrada. Deve-se compreender que mais ou menos contrapesos de inércia 156 podem ser usados.

[0033] Como mostrado na Figura 11, quando o elemento de entrada 16 excede o limite de velocidade de rotação, cada contrapeso de inércia 156 se move por meio de força centrífuga, de modo que aplique força direcionada axialmente às travas de disco 48. Como ilustrado na Figura 11, o movimento de cada contrapeso de inércia 156 pode ser um movimento central em torno do pino de pivô ou do eixo de pivô 158 correspondentes. A aplicação de força nas travas de disco 48 por cada contrapeso de inércia 156 aumenta a resistência ao atrito à rotação, aumentando assim o torque transmitido entre o elemento de entrada 16 e o elemento de saída 20. Como resultado, o limite de torque predeterminado é excedido em uma condição de excesso de velocidade, causando a atuação do limitador de torque 24. Após a atuação, o limitador de torque 24 pode ser reinicializado por meio de um comando de rotação inversa do elemento de acionamento para girar o elemento de entrada 16 em uma direção de rotação oposta, fazendo com que as esferas 36 rolem de volta para os bolsos 38, 40.

[0034] No que diz respeito às modalidades descritas acima, os versados na técnica perceberão que o elemento de entrada 16 e o elemento de saída 20 têm funções reversíveis, isto é, o elemento de entrada 16 pode ser usado como um elemento de saída acoplado a um membro acionado externo e o elemento de saída 20 pode ser usado como um elemento de entrada ao qual um membro de acionamento externo está acoplado. Nessa disposição, o elemento 20 é considerado um “elemento de entrada” e o elemento 16 é considerado um “elemento de saída”.

[0035] A invenção melhora a segurança ao fornecer um regulador de excesso de velocidade configurado para cooperar com um aparelho limitador de torque. A invenção utiliza a capacidade existente do limitador de torque durante um evento de excesso de velocidade, evitando assim componentes adicionais de travamento ou limitadores de torque e controles externos.

[0036] Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com modalidades exemplificadoras, a descrição detalhada não tem por objetivo limitar o escopo da invenção às formas específicas aqui apresentadas. À invenção tem por objetivo abranger essas alternativas, modificações e equivalentes da modalidade descrita, visto que podem estar incluídas no escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para conectar um membro de acionamento giratório a um membro acionado giratório, sendo que o aparelho é, caracterizado pelo fato de que compreende: uma base estrutural; um elemento de entrada giratório em relação à base estrutural; um elemento de saída giratório em relação à base estrutural; um limitador de torque que conecta o elemento de saída ao elemento de entrada para rotação com o elemento de entrada, sendo que o limitador de torque é atuado para travar a rotação do elemento de entrada e do elemento de saída, ou para desconectar o elemento de entrada do elemento de saída, quando o torque transmitido entre o elemento de entrada e o elemento de saída exceder um limite de torque; e um regulador de excesso de velocidade configurado para causar a atuação do limitador de torque para bloquear a rotação do elemento de entrada e do elemento de saída, ou para desconectar o elemento de entrada a partir do elemento de saída, quando a velocidade de rotação do elemento de entrada exceder um limite de velocidade rotacional.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o limitador de torque inclui uma mola de ajuste de limite de torque que tem uma carga inicial que define o limite de torque, e o regulador de excesso de velocidade gera a atuação do limitador de torque ao reduzir a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque quando o limite de velocidade de rotação for excedido, reduzindo assim o limite de torque.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o regulador de excesso de velocidade reduz o limite de torque para substancialmente torque zero quando o limite de velocidade de rotação for excedido.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o regulador de excesso de velocidade inclui: um eixo de acionamento de ajuste de carga inicial que se engata à mola de ajuste de limite de torque, sendo que o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial pode ser deslocado de forma axial em relação à base estrutural para ajustar a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque; pelo menos um contrapeso de inércia no elemento de entrada para reter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial em uma posição de ajuste axial quando a velocidade de rotação do elemento de entrada não exceder o limite de velocidade de rotação; sendo que o pelo menos um contrapeso de inércia se move por força centrífuga quando a velocidade de rotação do elemento de entrada exceder o limite de velocidade de rotação para liberar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial e possibilitar o deslocamento axial do eixo de acionamento de ajuste de carga inicial na direção oposta à posição de ajuste axial, reduzindo, assim, a carga inicial da mola de ajuste de limite de torque.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um contrapeso de inércia ser montado de forma pivotante ao elemento de entrada.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um contrapeso de inércia se engata diretamente ao eixo de acionamento de ajuste de carga inicial para reter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial na posição de ajuste quando a velocidade de rotação do elemento de entrada não exceder o limite de velocidade de rotação.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um contrapeso de inércia se engata direta e indiretamente ao eixo de acionamento de ajuste de carga inicial por meio de uma trava para reter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial na posição de ajuste axial quando a velocidade de rotação do elemento de entrada não exceder o limite de velocidade de rotação.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial inclui um sulco de trava em si mesmo e por o elemento de entrada incluir uma reentrância que se estende radialmente, sendo que a trava é parcialmente recebida pelo sulco de trava e parcialmente recebida por uma reentrância que se estende radialmente para reter o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial na posição de ajuste axial quando a velocidade de rotação do elemento de entrada não exceder o limite de velocidade de rotação.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um peso de inércia compreende uma pluralidade de pesos de inércia espaçados angularmente em torno de um eixo geométrico de rotação do elemento de entrada.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um botão disposto para empurrar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial para a posição de ajuste inicial para reinicializar o aparelho após um evento de excesso de velocidade.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial ser adaptado para se acoplar a uma ferramenta para mover o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial para a posição de ajuste axial para reinicializar o aparelho após um evento de excesso de velocidade.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial inclui um orifício rosqueado para acoplamento com a ferramenta rosqueada.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de saída inclui uma porta de injeção de fluido através da qual um fluido pressurizado é injetado em uma cavidade para forçar o eixo de acionamento de ajuste de carga inicial para a posição de ajuste axial para reinicializar o aparelho após um evento de excesso de velocidade.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o regulador de excesso de velocidade causa a atuação do limitador de torque pelo aumento do torque transmitido entre o elemento de entrada e o elemento de saída quando o limite de velocidade de rotação for excedido.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que: o limitador de torque inclui um membro de travamento giratório disposto de modo a transmitir movimento giratório do membro de entrada ao membro de saída, e uma pluralidade de travas de disco dispostas entre o membro de travamento e a base estrutural, sendo que o membro de travamento é deslocado axialmente em relação à base estrutural para se engatar à pluralidade de travas de disco quando o limite de torque for excedido; e o regulador de excesso de velocidade inclui pelo menos um contrapeso de inércia disposto no membro de travamento, sendo que o pelo menos um contrapeso de inércia se move por meio de força centrífuga quando a velocidade rotação do elemento de entrada exceder o limite de velocidade de rotação, de modo que pelo menos um contrapeso de inércia aplique uma força direcionada axialmente à pluralidade de travas de disco para aumentar o torque transmitido entre o elemento de entrada e o elemento de saída.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um contrapeso de inércia ser montado de forma pivotante ao membro de travamento.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um contrapeso de inércia compreende uma pluralidade de contrapesos de inércia espaçados angularmente em torno de um eixo geométrico de rotação do membro de travamento.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o aparelho ser reinicializável após um evento de excesso de velocidade por meio de um comando de posição inversa do membro de acionamento giratório, de modo a conferir rotação inversa ao elemento de entrada.