BRPI0708453A2 - atuador tolerante a emperramento - Google Patents
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Abstract
ATUADOR TOLERANTE A EMPERRAMENTO. A presente invenção refere-se a um atuador (2) que compreende o primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear, cada um apto a estender o atuador (2) e disposto de modo que o emperramento de um dentre o primeiro ou o segundo dispositivos de movimento linear não impeça a operação do outro. O primeiro dispositivo de movimento linear compreende um primeiro parafuso linear (10), uma primeira porca (12), e uma primeira força motriz primária (14), disposta para conceder movimento linear relativo entre o parafuso e a porca. De forma similar, o segundo dispositivo de movimento linear compreende um segundo parafuso linear (20), uma segunda porca (22), e uma segunda força motriz primária (24) disposta para conceder movimento linear relativo entre o segundo parafuso e a porca. O primeiro parafuso linear (10) pode ter um furo (18) no qual o segundo parafuso linear (20) é acomodado quando o atuador (2) está na posição retraida.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ATUADORTOLERANTE A EMPERRAMENTO ".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um atuador e, em particular,mas não exclusivamente, com um atuador eletromecânico tolerante a em-perramento, para mover um componente de aeronave.
Os atuadores podem ser utilizados para causar movimento decomponentes de aeronave, tal como o trem de aterrissagem de uma aerona-ve. Um sistema atuador para estender o trem de aterrissagem de uma aero-nave obviamente deve ser de alta integridade e deve possuir um risco muitobaixo de falha. Por exemplo, é importante que seja proporcionado para omesmo um sistema de extensão secundário, ou de emergência, para esten-der o trem de aterrissagem a partir da posição travada superior (antes daaterrissagem) e para abrir as portas do compartimento do trem de aterrissa-gem, no caso de uma perda do sistema normal de extensão. Tal sistema deextensão de emergência deve ser requerido não somente para estender otrem de aterrissagem a partir de sua posição travada superior, mas tambéma partir de qualquer posição intermediária no caso de uma falha do trem aose retrair totalmente, por exemplo.
Um sistema de extensão do trem de aterrissagem da técnicaanterior, utilizando um atuador hidromecânico, compreende tanto um siste-ma de extensão normal, o qual conta com a operação ativa do atuador hi-dromecânico, como um sistema de extensão de emergência. O sistema deextensão de emergência, também conhecido como sistema de queda livre,opera por permitir que as engrenagens se estendam e que as portas se a-bram sob a ação da gravidade. Durante o uso do sistema de extensão deemergência, a dinâmica do fluido hidráulico dentro do atuador hidromecânicoproporciona amortecimento suficiente durante a extensão (em direção à po-sição travada inferior do trem) para preservar o trem de dano. A configura-ção do atuador hidromecânico, quando o trem de aterrissagem alcançou suaposição totalmente estendida, é tal que o atuador não reage a qualquer car-ga resultante a partir do trem de aterrissagem ou da flexão da estrutura (da-do que o pistão do atuador hidráulico de outro modo não é impedido de des-lizar dentro do cilindro do atuador).
Existe um desejo de reduzir a dependência em relação aos sis-temas hidráulicos em grandes aeronaves comerciais e assim, atualmenteexiste um desejo de se utilizar atuadores elétricos, onde os atuadores hi-dromecânicos anteriormente eram utilizados. Existem dois tipos de atuado-res elétricos que podem ser utilizados, a saber, um atuador com acionamen-to indireto ou um atuador com acionamento direto. Os atuadores com acio-namento indireto utilizam caixas de engrenagem, parafusos sem fim ou me-canismos similares para converter o movimento de rotação de um motor elé-trico em movimento linear de baixa velocidade/alto empuxo ou em movimen-to rotativo de baixa velocidade/alto torque, ao passo que os atuadores comacionamento direto (também conhecidos como motores lineares) diretamen-te convertem eletricidade em movimento linear.
Os atuadores com acionamento direto são altamente confiáveis,mas podem não ser capaz de satisfazer os requerimentos de exten-são/retração de certas aplicações em uma aeronave. Os atuadores com a-cionamento indireto são capazes de satisfazer vários dos requerimentos (talcomo massa, volume ocupado, saída de potência e extensões que podemser alcançadas), mas são mais prováveis de emperrar do que os atuadorescom acionamento direto ou os cilindros hidráulicos, como resultado dos me-canismos utilizados para converter o movimento do motor para o movimentode atuação requerido.
A presente invenção busca proporcionar um atuador que abran-de uma ou mais das desvantagens mencionadas acima. Alternativamente ouadicionalmente, a presente invenção busca proporcionar um atuador aper-feiçoado. Alternativamente ou adicionalmente, a presente invenção buscaproporcionar um atuador tolerante a emperramento para uso em uma aero-nave, o qual não precise contar com um sistema hidráulico central da aero-nave, o atuador, por exemplo, sendo na forma de um atuador elétrico comacionamento indireto.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOA presente invenção proporciona um atuador compreendendo oprimeiro e o segundo dispositivo de movimento linear, onde
o primeiro dispositivo de movimento linear compreende um pri-meiro parafuso linear, uma primeira porca, e uma primeira força motriz pri-mária disposta para conceder movimento linear relativo entre o primeiro pa-rafuso linear e a primeira porca,
o segundo dispositivo de movimento linear compreende um se-gundo parafuso linear, uma segunda porca, e uma segunda força motriz pri-mária disposta para conceder movimento linear relativo entre o segundo pa-rafuso linear e a segunda porca,
o atuador é disposto para ser estendido como resultado do mo-vimento linear relativo entre o primeiro parafuso linear e a primeira porca oudo movimento linear relativo entre o segundo parafuso linear e a segundaporca, e
o primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear sãodispostos de modo que o emperramento de um dentre o primeiro e o segun-do dispositivos de movimento linear não impede a operação do outro dentreo primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear.
Portanto, o atuador é tolerante ao emperramento pelo fato deque se um dentre o primeiro e o segundo dispositivos de movimento linearemperrar, o outro ainda pode ser utilizado para estender o atuador. Em al-gumas modalidades, o primeiro e o segundo dispositivos de movimento line-ar podem ser dispostos de modo que o atuador possa ser movido para umaposição totalmente estendida pela operação somente do primeiro dispositivode movimento linear ou pela operação somente do segundo dispositivo demovimento linear. Em outras palavras, tanto o primeiro como o segundo dis-positivos de movimento linear pode ser disposto para independentementepermitir a extensão plena do atuador no caso da falha do outro dispositivo demovimento linear.
Obviamente, pelo menos um, e de preferência ambos, primeiro esegundo dispositivos de movimento linear, são convenientemente dispostospara causar movimento que efetue a retração do atuador. Em certas aplica-ções, a retração do atuador pode ser muito menos importante do que a habi-lidade de se estender de forma confiável o atuador.
Existem exemplos de atuadores elétricos na técnica anterior queproporcionam tolerância ao emperramento, incluindo as descrições da U.S.4.637.272 e U.S. 5.144.851. Cada uma descreve um atuador elétrico que étolerante a emperramento e possui uma certa quantidade de redundânciadupla, mas ambos os atuadores elétricos sofrem de desvantagens significa-tivas. O atuador da U.S. 4.637.272 é proporcionado com um único parafusolinear comum, associado com duas unidades de acionamento separadas eindependentes. Tal disposição tem o resultado indesejável do comprimentodo atuador sendo mais longo do que necessário. O atuador da U.S.5.144.851 é proporcionado com um único motor comum, mas possui cami-nhos de energia duplo, permitindo ao atuador ser tolerante ao emperramentode qualquer um dos caminhos de energia. O atuador da U.S. 5.144.851 en-tretanto não é tolerante ao emperramento ou à falha do motor.
De preferência, os eixos do primeiro e do segundo parafusoslineares são dispostos para ficarem paralelos. Partes do primeiro e do se-gundo parafusos lineares podem ser dispostas para ficarem na mesma posi-ção na direção ao longo do comprimento dos parafusos quando o atuadorestá em uma posição retraída. Tal disposição pode proporcionar economiasignificativa em relação ao espaço ocupado pelo atuador. Uma parte do pri-meiro e do segundo parafusos lineares pode ser disposta para ser acomo-dada dentro de pelo menos uma parte do outro dentre o primeiro e o segun-do parafusos lineares quando o atuador está em uma posição retraída. Porexemplo, um dos parafusos lineares pode ter um furo formado ao longo depelo menos parte de seu comprimento definindo uma abertura em uma ex-tremidade do parafuso, o outro dos parafusos lineares sendo acomodadodentro do furo.
O primeiro dispositivo de movimento linear pode ser acionadopara trás. Durante o uso do atuador, isto pode permitir que exista movimentolimitado do atuador para o movimento de recolhimento, por exemplo, resul-tante da flexão do componente no qual o atuador atua ou da flexão da estru-tura que acomoda o atuador, desse modo permitindo que quaisquer cargasresultantes que reagem através do atuador sejam reduzidas ou eliminadas.
O primeiro dispositivo de movimento linear pode ser dispostopara ser o dispositivo principal para causar que o atuador se estenda e re-traia. Assim, o segundo dispositivo de movimento linear pode ser considera-do como um dispositivo reserva no caso de falha do primeiro dispositivo demovimento linear. Particularmente, no caso onde o segundo dispositivo demovimento linear atua como um dispositivo reserva, o segundo dispositivode movimento linear pode ser disposto para não ser acionado para trás. Osegundo dispositivo de movimento linear pode assim estar apto a atuar nãosomente como um dispositivo de atuação, mas pode também estar apto areter uma posição sob carga sem precisar que o segundo motor concedatorque para qualquer parte do dispositivo. O segundo dispositivo de movi-mento linear pode ser acionado para trás com baixa eficiência. Tanto o pri-meiro como o segundo dispositivo de movimento linear pode ser acionadopara trás, mas o segundo dispositivo pode ter uma eficiência mecânica infe-rior a esta do primeiro dispositivo. O segundo dispositivo portanto pode pre-cisar ser adicionalmente proporcionado com um freio para estar apto a reteruma posição sob carga.
Qualquer um ou ambos dentre o primeiro e o segundo dispositi-vos de movimento linear podem ser dispostos de modo que o parafuso lineare a porca do dispositivo sejam na forma de uma montagem de parafusos deesferas e porca. A montagem de parafuso de esferas e porca pode ser emqualquer forma adequada e, por exemplo, pode ser uma montagem de para-fuso de esferas planetário e porca, ou uma montagem de parafuso de esfe-ras de recirculação e porca. O parafuso linear e a porca também podem serna forma de uma montagem de parafuso de cabeça esférica de recirculaçãoe porca. O parafuso linear e a porca também podem ser na forma de umamontagem de parafuso Acme e porca.
A força motriz primária de qualquer um ou de ambos dentre oprimeiro e o segundo dispositivos de movimento linear pode ser um motorelétrico. A força motriz primária associada com o primeiro dispositivo de mo-vimento linear pode ser maior, mais pesada e/ou mais poderosa do que aforça motriz primária do segundo dispositivo de movimento linear.
A força motriz primária de qualquer um ou de ambos dentre oprimeiro e o segundo dispositivos de movimento linear pode ser diretamenteacoplada com a montagem de parafuso linear e porca. A força motriz primá-ria também pode ser indiretamente acoplada com a montagem de parafusolinear e porca, por exemplo, via uma caixa de engrenagem.
O movimento linear relativo apto a ser causado por um dentre oprimeiro e o segundo dispositivos de movimento linear pode causar movi-mento linear relativo entre a porca e a força motriz primária do dispositivo demovimento linear. O movimento linear relativo apto a ser causado por umdentre o primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear pode causarmovimento linear relativo entre o parafuso linear e a força motriz primária dodispositivo de movimento linear. Um dos dispositivos de movimento linearpode causar movimento relativo entre a porca e a força motriz primária destedispositivo de movimento linear, ao passo que o outro dispositivo de movi-mento linear pode causar movimento relativo entre o parafuso linear e a for-ça motriz primária deste outro dispositivo de movimento linear. O movimentolinear relativo apto a ser causado por um dentre o primeiro e o segundo dis-positivos de movimento linear pode causar movimento linear de pelo menosuma dentre a primeira e a segunda forças motrizes primárias.
O atuador, de preferência, é estruturado de modo a ser atuadopara causar o movimento de um componente da aeronave, tal como, porexemplo, um trem de aterrissagem.
A presente invenção adicionalmente proporciona uma montagemde trem de aterrissagem incluindo uma perna do trem de aterrissagem parasuportar pelo menos uma roda de uma aeronave, e um atuador disposto pa-ra estender a perna do trem de aterrissagem, o atuador sendo um atuadorde acordo com qualquer aspecto da invenção descrita neste documento. Apresente invenção, além disso, adicionalmente proporciona uma aeronaveincluindo tal montagem de trem de aterrissagem. A aeronave pode ser maispesada do que 50 toneladas de peso seco, e mais de preferência, mais pe-sada do que 200 toneladas de peso seco. A aeronave pode ser de um tama-nho equivalente a uma aeronave projetada para transportar mais do que 75passageiros, e mais de preferência, mais do que 200 passageiros. Obvia-mente, será apreciado que características de aspectos da invenção se rela-cionando com o atuador da invenção podem ser incorporadas na montagemde trem de aterrissagem e na aeronave da invenção.
Também é proporcionado um kit de peças para fabricar um atu-ador de acordo com qualquer aspecto da invenção, descrito neste documen-to. O kit pode compreender pelo menos o primeiro e o segundo parafusoslineares, e a primeira e a segunda porcas lineares. O kit também inclui aprimeira e a segunda forças motrizes primárias. Obviamente, será apreciadoque características dos aspectos da invenção se relacionando com o atuadorda invenção podem ser incorporadas neste aspecto da invenção se relacio-nando com um kit de peças.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Uma concretização da invenção será agora descrita, somente atítulo de exemplo, com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais:A figura 1 é uma vista secional de um atuador de acordo comuma concretização da presente invenção,
As figuras 2a até 2c, juntas, apresentam uma vista secional ex-plodida dos componentes ilustrados pela figura 1, e
As figuras 3a até 3d apresentam vistas secionais do atuador emvários estados diferentes.
DESCRIÇÃO DETALHADA
As figuras ilustram uma concretização da invenção relacionando-se com um atuador eletromecânico com acionamento indireto tolerante aemperramento para uso em uma extensão do trem de aterrissagem do narize em um sistema de retração em uma grande aeronave comercial de passa-geiros. Uma vantagem do atuador, de acordo com a concretização, em rela-30 ção aos motores lineares elétricos com acionamento direito, é sua habilidadeem converter movimento rotativo de alta velocidade e baixo torque, a partirdo motor elétrico em movimento de baixa velocidade/alto torque.A figura 1 apresenta, em vista secional, um atuador com acio-namento indireto, de acordo com uma concretização da presente invenção.O atuador 2 compreende o primeiro e o segundo dispositivos de movimentolinear, cada um apto a causar que o atuador se estenda, e se anteriormenteestendido por este dispositivo, se retrair, dependendo da direção na qual odispositivo é acionado. Assim, as extremidades opostas 4a e 4b do atuador,nas quais o atuador pode ser conectado com uma estrutura fixa em umcomponente a ser movido, respectivamente, podem ser movidas separadasuma da outra ou em direção uma à outra. O atuador é acoplado com o tremde aterrissagem do nariz pela conexão da extremidade móvel 4b do atuador2 com a perna do trem de aterrissagem.
Cada dispositivo de movimento linear compreende um parafusolinear, na forma de um parafuso de esferas, de uma porca de esferas planetá-ria montada para rotação ao redor, e para se mover para cima e para baixo aolongo do comprimento do parafuso, e o motor elétrico CC, sem escovas paraconceder movimento relativo entre a porca e o parafuso. Assim, um primeiroparafuso linear 10, uma primeira porca 12 e um primeiro motor elétrico 14formam um primeiro dispositivo de movimento linear e um segundo parafusolinear 20, uma segunda porca 22 e um segundo motor elétrico 24 formam umsegundo dispositivo de movimento linear. Ambos motores 14, 24, são alojadosem uma extremidade de um compartimento principal 30 que se estende alémdos motores para acomodar ambos os parafusos lineares 10, 20, substanci-almente ao longo de todo o comprimento dos parafusos, quando o atuador 2está na posição retraída (a posição apresentada na figura 1).
O primeiro parafuso linear 10 possui uma superfície interior quedefine um furo 18 no qual o segundo parafuso linear 20 é acomodado. Oprimeiro parafuso linear 10 é um parafuso que pode ser acionado para tráscom alta eficiência, o qual é diretamente acoplado com o primeiro motor 14,de modo a evitar o uso de uma caixa de engrenagens, a qual, de outro mo-do, pode aumentar o risco de emperramento. O segundo parafuso linear 20é um parafuso que não pode ser acionado para trás, de baixa eficiência(passo pequeno). Além disso, o segundo parafuso 20 é acionado indireta-mente pelo segundo motor 24, o qual é menor e menos poderoso do que oprimeiro motor 14.
Uma extremidade 4a, a qual está conectada com uma estruturafixa adjacente da aeronave do atuador 2, está posicionada na extremidadedo segundo parafuso linear 20. A outra extremidade 4b, a qual está conecta-da com a perna do trem de aterrissagem do nariz, é definida pela extremida-de de um alojamento da porca 32, que está acoplado e acomoda a primeiraporca 12. Assim, uma extremidade 4a do atuador 2 pode ser referida como aextremidade fixa 4a, ao passo que a outra extremidade 4b pode ser referidacomo a extremidade móvel 4b.
O primeiro motor elétrico 14 é disposto para girar o primeiro pa-rafuso linear 10, causando que a porca 12 ande linearmente ao longo docomprimento do parafuso linear. Ó movimento da porca 12, estando acopla-da com o alojamento da porca 32, causa que o alojamento da porca 32 eportanto, a extremidade móvel 4b do atuador, se movam em relação à ex-tremidade fixa 4a. Assim, o atuador 12 está apto a ser estendido ou retraídocomo resultado de um movimento linear relativo entre o primeiro parafusolinear 10 e a primeira porca 12.
O segundo motor elétrico 24 é disposto para gerar a segundaporca 22, causando que a porca 22 ande linearmente ao longo do comprimen-to do parafuso linear 20. A porca 22, a qual está acoplada com o segundo mo-tor elétrico, o qual, por sua vez, está acoplado com o compartimento principal30, se move junto com o compartimento principal 30, com os motores 14, 24,com o primeiro parafuso linear 10, com a primeira porca 12 e com o alojamen-to da porca 32. O movimento da porca 22 desse modo causa que a extremi-dade móvel 4b do atuador se mova em relação à extremidade fixa 4a. Assim,o atuador 2 está apto a ser estendido como resultado do movimento linearrelativo entre o segundo parafuso linear 20 e a segunda porca 22.
O primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear sãodispostos para serem operáveis independentemente um do outro. Assim, oemperramento do primeiro dispositivo de movimento linear não impede aoperação do segundo dispositivo de movimento linear. O atuador é, portanto,tolerante a emperramento pelo fato de que existe uma dupla redundância noatuador por meio da provisão do primeiro e do segundo dispositivos de mo-vimento linear independentes.
O primeiro dispositivo de movimento linear 10, 12, 14 do atuador2 atua como o sistema normal de extensão/retração para o trem de aterris-sagem e, portanto, é projetado para o ciclo completo de trabalho (isto é, avida útil total operacional da aeronave). Sob operação normal, o atuador 2 é,por meio da operação do primeiro dispositivo de movimento linear 10, 12, 14capaz de estender (ou de retrair) um trem de aterrissagem dentro de 12 se-gundos. Como mencionado acima, a montagem de parafuso de esferas eporca 10, 12 do primeiro dispositivo de movimento linear pode ser acionadapara trás e portanto está apta a reduzir as cargas refletidas durante a flexãoda estrutura/trem de aterrissagem em qualquer configuração do atuador (to-talmente estendido ou totalmente retraído). O primeiro dispositivo de movi-mento linear inclui um freio (não apresentado) para freâr o motor 14 e, por-tanto, manter o atuador 2 na posição estendida. O segundo dispositivo demovimento linear 20, 22, 24 proporciona uma capacidade de extensão deemergência no caso de uma perda de energia, e de um emperramento, doprimeiro dispositivo. O parafuso 20 e a porca 22 do segundo dispositivo demovimento linear nominalmente não podem ser acionados para trás, masum freio 36 é proporcionado para frear o motor 24. O segundo dispositivo demovimento linear 20, 22, 24 é projetado para somente um ciclo de trabalholimitado, o que é aceitável dado que o segundo dispositivo de movimentolinear somente é proporcionado como um sistema de reserva para uso prin-cipalmente em emergências. Projetar o segundo dispositivo de movimentolinear 20, 22, 24 somente para um ciclo de trabalho limitado pode permitirque o tamanho do segundo dispositivo linear 20, 22, 24 seja reduzido (porexemplo, em comparação com o primeiro dispositivo de movimento linear10, 12, 14). Por conseqüência, na concretização ilustrada, o segundo dispo-sitivo de movimento linear 20, 22, 24 é dimensionado para encaixar dentrodo primeiro dispositivo de movimento linear 10, 12, 14, desse modo ajudan-do a manter o comprimento total do atuador curto.O curso do atuador é cerca de 350 mm e o percurso do atuadoré cerca de 370 mm (existindo cerca de 10 mm de percurso sobreposto emambas extremidades). O comprimento do atuador quando totalmente retraí-do é cerca de 850 mm e seu diâmetro é cerca de 240 mm em sua maior Iar-gura. O empuxo do atuador quando o primeiro dispositivo de movimento li-near é operado é cerca de 75 kN. A potência mecânica máxima necessáriapara gerar este empuxo é cerca de 2,2 kW, correspondendo a um consumomáximo de energia elétrica do primeiro motor 14 do atuador, de aproxima-damente 5 kW. O peso total do atuador é aproximadamente 20 kg.
As partes componentes do atuador são apresentadas como umavista secional explodida nas figuras 2a, 2b e 2c. A figura 2a apresenta o se-gundo parafuso linear 20 e a extremidade fixa do lado esquerdo 4a do atua-dor, formada inteiriça com o mesmo. A figura 2b apresenta o primeiro motor14 alojado em uma primeira parte 20a do compartimento principal 30, a qualtambém acomoda o primeiro parafuso oco 10. A figura 2b também apresentao segundo motor 24 alojado em uma segunda parte 30b do compartimentoprincipal 30, a qual também acomoda a segunda porca 22 e um freio 36montado entre a porca 22 e a segunda parte 30b do compartimento principal30. Durante o uso, as duas partes 30a, 30b do compartimento 30 são apara-fusadas juntas por meio de vários parafusos 34 proporcionados para estepropósito. A figura 2c apresenta o alojamento da porca 32 que acomoda aprimeira porca 12 e que inclui uma extremidade móvel do lado direito 4b doatuador 2. O alojamento da porca 32 e o compartimento principal 30 são co-nectados, por exemplo, por chavetas (não apresentadas), para impedir arotação relativa entre estes dois componentes, mas para permitir o movi-mento linear relativo.
A operação do atuador será agora descrita com referência àsfiguras 3a até 3b. A figura 3a apresenta o atuador na posição totalmente re-traída. Nesta posição, a primeira porca 12 está posicionada na extremidadedo lado esquerdo (como apresentado na figura 3a) do primeiro parafuso 10,e a segunda porca 22 está posicionada na extremidade do lado esquerdo dosegundo parafuso 20. Durante a operação normal, o primeiro dispositivo demovimento linear é utilizado para estender e retrair o atuador 2, o qual porsua vez estende e retrai um trem de aterrissagem da aeronave. A figura 3bapresenta o atuador em sua posição totalmente estendida, resultante da o-peração somente do primeiro dispositivo de movimento linear. Nesta posi- ção, a primeiras porca 12 está posicionada na extremidade do lado direito doprimeiro parafuso 10, ao passo que a segunda extremidade 22 está posicio-nada na extremidade do lado esquerdo do segundo parafuso 20. Se o pri-meiro dispositivo de movimento linear falhar de modo que ele não possa serutilizado para efetuar qualquer extensão do atuador, o segundo dispositivode movimento linear pode ser utilizado para estender o atuador 2, e portantoo trem de aterrissagem. A figura 3c apresenta o atuador na posição total-mente estendida, resultante da operação somente do segundo dispositivo demovimento linear. Nesta posição, a primeira porca 12 está posicionada naextremidade do lado esquerdo do primeiro parafuso 10, ao passo que a se-gunda porca 22 está posicionada na extremidade do lado direito do segundoparafuso 20. Se o primeiro dispositivo de movimento linear falhar durante aextensão do atuador de modo que ele não possa ser utilizado para a exten-são completa, o segundo dispositivo de movimento linear pode ser utilizadopara completar a extensão do atuador, independente de estar parte estendi-do pelo primeiro dispositivo de movimento linear. A figura 3d apresenta oatuador 2 movido para a posição totalmente estendida como resultado daoperação do primeiro dispositivo de movimento linear para mover o atuadorpara uma posição média e a operação subseqüente do segundo dispositivode movimento linear para completar a extensão/Nesta posição, a primeiraporca 12 está posicionada a meio caminho ao longo do primeiro parafuso 10,e a segunda porca 22 está posicionada a meio caminho ao longo do segun-do parafuso 20. Obviamente será visto a partir das figuras 3c e 3d que nocaso em que o segundo dispositivo de movimento linear de emergência éutilizado para operar o atuador, o compartimento principal 30, incluindo am-bos os motores 14, 24, se move com a extremidade móvel 4b do atuador 2.
Em resumo, a concretização da invenção proporciona um atua-dor em série redundante consistindo em dois parafusos de esfera costascom costas, cada um apresentando um motor elétrico independente. Comoresultado da disposição e da independência do primeiro e do segundo dis-positivos de movimento linear, a capacidade de extensão de emergência éproporcionada sem a necessidade de separar ou reconfigurar o dispositivode movimento linear com falha.
De forma vantajosa, as concretizações da invenção proporcionamum atuador no qual o atuador é proporcionado com dois dispositivos de movi-mento linear totalmente independentes. Por exemplo, os dispositivos de movi-mento linear de um atuador de acordo com certas concretizações da invençãonão são interconectados ou dependentes entre eles, desde que cada dispositi-vo de movimento é proporcionado com um parafuso, porca e motor, indepen-dentes. Cada dispositivo de movimento pode independentemente atuar paratotalmente estender o atuador. Enquanto a presente invenção foi descrita e ilus-trada com referência a uma concretização particular, será apreciado pelos ver-sados na técnica que a invenção proporciona por si mesma, várias diferentesvariações não especificamente ilustradas neste documento.
Na concretização descrita acima, somente o primeiro dispositivode movimento linear está apto a ser utilizado para retrair o atuador (uma vezestendido por este dispositivo) e, portanto, mover o trem de aterrissagem daposição de uso, ou de uma posição intermediária, para uma posição guarda-do. Assim, nesta concretização, se o primeiro dispositivo de movimento line-ar emperrar em uma posição parcialmente ou totalmente estendida, o se-gundo dispositivo de movimento linear não está apto a totalmente retrair oatuador. Entretanto, se o primeiro dispositivo de movimento linear emperrarou falhar em uma posição totalmente retraída, o segundo dispositivo de mo-vimento linear estaria apto tanto a totalmente estender como a então total-mente retrair, o atuador. O atuador poderia ser modificado de modo que, nocaso do primeiro dispositivo de movimento linear do atuador emperrar ou deoutro modo falhar em qualquer posição, o segundo dispositivo de movimentolinear pudesse ser utilizado para retrair o atuador. Por exemplo, tal funciona-lidade poderia ser proporcionada por se dobrar o comprimento do segundoparafuso e centralizar o parafuso na porca (na posição neutra do segundodispositivo de movimento linear). O ônus do peso de tal modificação seriamarginal à medida que o comprimento da unidade de parafuso é pequeno. Osegundo dispositivo de movimento linear portanto pode ser utilizado duranteum período de tempo limitado (por exemplo, até o fim do dia) tanto para es-tender como para retrair o atuador e, portanto, o trem de aterrissagem, inde-pendente da posição na qual o primeiro dispositivo de movimento linear falhaou emperra. Desse modo, a confiabilidade de despacho da aeronave podeser aumentada.
O primeiro parafuso linear poderia ser ativamente monitoradoatravés de um sistema dedicado de monitoramento de comportamento paradetectar e impedir qualquer degradação no desempenho que poderia levar aum emperramento. Por monitorar o comportamento do parafuso e repararquaisquer defeitos menores antes que eles piorem para um estado no qualexistiria um risco significativo de emperramento, o segundo parafuso linearredundante pode ser reservado estritamente somente para uso de emergên-cia, exigindo confiabilidade mesmo através de um menor número de ciclosem sua vida útil. Tal sistema de monitoramento de comportamento poderiaincluir sensores de posição, de força e de corrente para monitorar as forçasproduzidas pelo atuador e para detectar desgaste e degradação.
A concretização descrita acima utiliza parafusos planetários deesferas, mas qualquer dispositivo adequado para converter movimento rota-tivo para movimento linear, pode ser utilizado, tal como, por exemplo, para-fusos de cabeça esférica.
Onde, na descrição anterior, entidades ou elementos são men-cionados, os quais possuem equivalentes conhecidos, óbvios ou previsíveis,então tais equivalentes são incorporados neste documento como se indivi-dualmente expostos. Deve ser feita referência às reivindicações para deter-minar o verdadeiro escopo da presente invenção, o qual deve ser construídode modo a abranger quaisquer equivalentes. Será apreciado pelo leitor queentidades ou aspectos da invenção que são descritos como preferíveis, van-tajosos, convenientes ou similar, são opcionais e não limitam o escopo dasreivindicações independentes.
Claims (19)
1. Atuador compreendendo o primeiro e o segundo dispositivode movimento linear, em queo primeiro dispositivo de movimento linear compreende um pri-meiro parafuso linear, uma primeira porca, e uma primeira força motriz pri-mária disposta para conceder movimento linear relativo entre o primeiro pa-rafuso linear e a primeira porca,o segundo dispositivo de movimento linear compreende um se-gundo parafuso linear, uma segunda porca, e uma segunda força motriz pri-mária disposta para conceder movimento linear relativo entre o segundo pa-rafuso linear e a segunda porca,o atuador é disposto para ser estendido como resultado do mo-vimento linear relativo entre o primeiro parafuso linear e a primeira porca oudo movimento linear relativo entre o segundo parafuso linear e a segundaporca, eo primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear sãodispostos de modo que o emperramento de um dentre o primeiro e o segun-do dispositivos de movimento linear não impede a operação do outro dentreo primeiro e o segundo dispositivos de movimento linear.
2. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiroe o segundo dispositivos de movimento linear são dispostos de modo que oatuador possa ser movido para uma posição totalmente estendida pela ope-ração somente do primeiro dispositivo de movimento linear ou pela operaçãosomente do segundo dispositivo de movimento linear.
3. Atuador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o pri-meiro dispositivo de movimento linear é projetado para um ciclo de trabalhototal e o segundo dispositivo de movimento linear é projetado para um ciclode trabalho limitado.
4. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que pelo menos parte de um dentre o primeiro e o segundo parafusoslineares é disposto para ser acomodado dentro de pelo menos uma parte dooutro dentre o primeiro e o segundo parafusos lineares quando o atuadorestá em uma posição retraída.
5. Atuador1 de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o primeiro dispositivo de movimento linear pode ser acionado paratrás.
6. Atuador, de acordo com a reivindicação 5, em que o segundodispositivo de movimento linear não pode ser acionado para trás ou pode seracionado para trás com uma eficiência mecânica significativamente menordo que esta do primeiro dispositivo de movimento linear.
7. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o primeiro dispositivo de movimento linear é o dispositivo principalpara causar que o atuador se estenda e o segundo dispositivo de movimentolinear é um dispositivo de reserva no caso de falha do primeiro dispositivo demovimento linear.
8. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o primeiro parafuso linear e a primeira porca do primeiro dispositivode movimento linear estão na forma de uma montagem de parafuso de esfe-ras e porca.
9. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o segundo parafuso linear e a segunda porca do segundo dispositivode movimento linear são na forma de uma montagem de parafuso de esferase porca.
10. Atuador, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que amontagem de parafuso de esferas e porca é uma montagem de parafuso deesfera planetário e porca.
11. Atuador, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que amontagem de parafuso de esferas e porca é uma montagem de parafuso deesferas de recirculação e porca.
12. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que a primeira força motriz primária e a segunda força motriz primáriaestão na forma de um primeiro motor elétrico e de um segundo motor elétri-co, respectivamente.
13. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o movimento linear relativo apto a ser causado por um dentre o prmeiro e o segundo dispositivos de movimento linear causa o movimento Inear relativo entre a porca e a força motriz primária do dispositivo de movmento linear, ao passo qüe o movimento linear relativo apto a ser causadopelo outro dentre o primeiro e o segundo dispositivos de movimento linearcausa o movimento linear relativo entre o parafuso linear e a força motrizprimária do dispositivo de movimento linear.
14. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o movimento linear relativo apto a ser causado por um dentre o pri-meiro e o segundo dispositivos de movimento linear causa movimento linearde pelo menos um dentre a primeira e a segunda forças motrizes primárias.
15. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o atuador é estruturado para ser adequado para causar movimentode um componente da aeronave.
16. Atuador, de acordo com qualquer reivindicação precedente,em que o componente da aeronave é um trem de aterrissagem.
17. Montagem de trem de aterrissagem incluindo uma perna dotrem de aterrissagem para suportar pelo menos uma roda de uma aeronave,e um atuador disposto para estender a perna do trem de aterrissagem, oatuador sendo um atuador como definido na reivindicação 16.
18. Aeronave incluindo uma montagem de trem de aterrissagem,como definido na reivindicação 16.
19. Kit de peças para fabricar um atuador, como definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 16, o kit compreendendo pelo menos oprimeiro e o segundo parafusos lineares, e a primeira e a segunda porcalinear.
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