ES2243661T3 - Mecanismo de amplificacion de la fuerza. - Google Patents
Mecanismo de amplificacion de la fuerza.Info
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Abstract
Un mecanismo mecánico para aplicar fuerza con amplificación de la fuerza para tender a cambiar la separación entre un primer miembro de tope (11) en forma de un anillo y un segundo miembro de tope (12) también en forma de un anillo anular coaxial con el primer miembro de tope, cuyo mecanismo comprende un miembro de accionamiento (13), al menos una pareja de brazos de articulación (16) espaciadas circunferencialmente una de la otra, estando conectado un brazo de articulación (16) de cada pareja en un extremo al miembro de accionamiento (13) y en el otro extremo al primer miembro de tope (11), estando conectado al menos el otro brazo de articulación (16) de cada pareja de brazos de articulación en un extremo al miembro de accionamiento (13) y en el otro extremo al segundo miembro de tope (12), y medios para el acoplamiento de una fuerza (17) que tiende a mover el miembro de accionamiento (13) con relación al primero (11) y al segundo miembro de tope (12) para cambiar las orientaciones angulares de los brazos de articulación (16) con relación a los miembros de tope a los que están unidos y para aplicar de esta manera una fuerza que tiende a cambiar la separación del primero (11) y del segundo miembro de tope (12), siendo el movimiento del miembro de accionamiento (13) para cambiar dichas orientaciones angulares de los brazos de articulación (16) mayor que el cambio correspondiente en la separación de los miembros de tope para que la fuerza aplicada sea amplificada por los brazos de articulación (16).
Description
Mecanismo de amplificación de la fuerza.
La invención se refiere a un mecanismo mecánico
para aplicar fuerza con amplificación de la fuerza, que tiene una
aplicación especial para proporcionar una carga previa ajustable a
un cojinete de bolas o cojinete de elementos de rodillos
similar.
Los cojinetes de elementos de rodillos dispuestos
por parejas, uno opuesto al otro, se utilizan ampliamente allí donde
existe un requerimiento de que el miembro giratorio absorba cargas
axiales o de empuje así como cargas radiales. Se encuentran ejemplos
en los cojinetes para ruedas de vehículos de carretera. Se requiere
una carga previa para que tales cojinetes proporcionen la
resistencia requerida a las cargas axiales o de empuje, pero la
carga previa imparte también más fricción. Una carga previa
demasiado grande puede provocar que los cojinetes fallen fácilmente,
mientras que una carga previa demasiado pequeña puede permitir
demasiado juego (manifestado como tambaleo en el caso de las
ruedas), que puede reducir también la vida útil del cojinete. Para
los cojinetes utilizados en el sector aeroespacial, al que se
refiere en particular la presente invención, existe un requerimiento
adicional para que los cojinetes sea precargados de una manera ideal
para proporcionar una rigidez aceptable para resistir las
vibraciones de lanzamiento y para prevenir el daño del cojinete o
del lubricante inducido por vibraciones. Esta función es
proporcionada de una manera conveniente por una precarga ajustable
que se puede ajustar a un valor alto que incrementa la rigidez y
protege el cojinete durante la vibración.
Se han propuesto una pluralidad de disposiciones
en la técnica anterior para proporcionar una precarga ajustable y
para abordar el problema del bloqueo desprendible de un cojinete en
el sector aeroespacial. Ejemplo son las memorias descriptivas de
patente U.S. 5488871, U. S. 4850719, U. S. RE34310. U.S. 5094551
para precarga ajustable, en general, y U.S. 3985209, U. S.5030016
que se refieren a cojinetes de bloqueo para lanzamiento en el sector
aeroespacial.
Los problemas, en particular para aplicación en
el sector aeroespacial, son planteados por los requerimientos de
compacidad, una precarga máxima de fuerza alta, que se pueda
mantener y eliminar con requerimientos mínimos de energía, ajuste
posterior de la precarga de funcionamiento para un rendimiento
óptimo, mantenimiento de una distribución uniforme de la presión
alrededor del cojinete y ausencia de pérdida de alineación del
cojinete o de rigidez radial.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo mecánico para aplicar fuerza con una
amplificación de la fuerza que, en su aplicación para proporcionar
una precarga ajustable en un cojinete, aborda estos problemas.
La invención proporciona en uno de sus aspectos,
un mecanismo mecánico para aplicar fuerza con amplificación de la
fuerza para tender a cambiar la separación entre un primer miembro
de tope y un segundo miembro de tope, cuyo mecanismo comprende un
miembro de accionamiento, al menos un brazo de articulación que está
conectado en un extremo al miembro de accionamiento y en el otro
extremo al primer miembro de tope, al menos otro brazo de
articulación conectado en un extremo al miembro de accionamiento y
en el otro extremo al segundo miembro de tope, y medios para el
acoplamiento de una fuerza que tiende a mover el miembro de
accionamiento con relación al primero y al segundo miembro de tope
para cambiar las orientaciones angulares de los brazos de
articulación con relación a los miembros de tope a los que están
unidos y para aplicar de esta manera una fuerza que tiende a cambiar
la separación del primero y del segundo miembro de tope, siendo el
movimiento del miembro de accionamiento para cambiar dichas
orientaciones angulares de los brazos de articulación mayor que el
cambio correspondiente en la separación de los miembros de tope para
que la fuerza aplicada sea amplificada por los brazos de
articulación.
Con preferencia, el miembro de accionamiento está
localizado de una manera preferida substancialmente en el medio
entre el primer miembro de tope y el segundo miembro de tope.
Para proporcionar estabilidad, el primer miembro
de tope y el segundo miembro de tope están conectados de una manera
preferida juntos por un brazo de conexión que está configurado para
permitir algún cambio en la separación entre el primer miembro de
tope y el segundo miembro de tope, pero para resistir el movimiento
relativa en cualquier otra dirección del primero y del segundo
miembro de tope.
De una manera preferida, un tope limita el
movimiento angular de los brazos de articulación en un sentido hasta
una posición justo más allá de la correspondiente, en cuyo caso el
miembro de accionamiento está colocado entre el primero y el segundo
miembro de tope, para la separación máxima del primero y del segundo
miembro de tope, por lo que se puede provocar que los brazos de
articulación oscilen a esa posición de la separación
aproximadamente máxima, no estando limitado el movimiento angular de
los brazos de articulación en el sentido opuesto.
En el caso de que el miembro de accionamiento no
esté colocado entre el primero y el segundo miembro de tope, el tope
limita el movimiento angular de los brazos de articulación en un
sentido hasta una posición justo más allá de la que corresponde a la
separación mínima del primero y el segundo miembro de tope, por lo
que se puede provocar que los brazos de articulación oscilen a esa
posición de la separación aproximadamente mínima, no estando
limitado el movimiento angular de los brazos de articulación en el
sentido opuesto.
Para proporcionar estabilidad, los brazos de
articulación están en forma de cintas similares a placas que se
extienden entre el primero y el segundo miembro de tope, estando
acoplada cada cinta del tipo de placa y fijada a un miembro de tope
respectivo a lo largo de la longitud de un borde de la cinta,
confinando de esta manera a un plano individual el cambio en las
orientaciones angulares de los brazos de articulación con relación a
los miembros de tope a los que están conectados.
En particular, para uso para proporcionar
precarga a un cojinete, el primero y el segundo miembro de tope
comprenden de una manera preferida anillos anulares dispuestos
coaxialmente y existen al menos dos parejas de dichos brazos de
articulación conectadas entre ellas y el miembro de accionamiento.
En esta disposición, el miembro de accionamiento comprende de una
manera preferida un anillo anular entre el primero y el segundo
miembro de tope y coaxialmente con ello, y los brazos de
articulación están en forma de cintas del tipo de placa, estando
dispuesto el plano de las cintas del tipo de placa en planos que se
extienden radialmente que contienen el eje definido por los anillos
anulares del miembro de accionamiento y el primero y el segundo
miembro de tope.
De una manera preferida, el primero y el segundo
miembro de tope están conectados entre sí por al menos dos brazos de
conexión como se ha indicado anteriormente, extendiéndose los brazos
de conexión a través de ranuras en el miembro de accionamiento,
cuyas ranuras están dimensionadas para permitir el movimiento
requerido del miembro de accionamiento con relación al primero y al
segundo miembro de tope, comprendiendo cada uno de los brazos de
conexión una primera porción rígida que se extiende paralelamente al
eje y que está unida fijamente al primer miembro de tope, una
segunda porción rígida que se extiende paralelamente al eje, pero
desplazada circunferencialmente desde la primera poción y unida
fijamente al segundo miembro de tope, y una tercera porción
relativamente flexible que se extiende transversalmente al eje y
unida fijamente y que conecta la primera porción y la segunda
porción.
Para contribuir al mantenimiento de la alineación
axial del primero y del segundo miembro de tope anular, los brazos
de conexión tienen una extensión substancialmente radial.
Para la aplicación de la fuerza de accionamiento,
un motor que está montado sobre uno de los miembros de tope está
conectado para aplicar fuerza de accionamiento al miembro de
accionamiento para tender a impartir un movimiento de rotación del
miembro de accionamiento alrededor del eje con relación a los
miembros de tope. Un árbol de accionamiento del motor está
localizado de una manera conveniente en una abertura en el otro de
los miembros de tope y la fuerza de accionamiento al miembro de
accionamiento es impartida a partir de la rotación del árbol de
accionamiento a través de una leva y de una superficie de seguidor
de leva.
La invención proporciona, en otro de sus
aspectos, un cojinete de bolas o cojinete de elemento de rodillo
similar que comprende un conjunto de rodadura interior que tiene
primeras vías de rodadura y segundas vías de rodadura, un conjunto
de rodadura exterior que tiene primeras y segundas vías de rodadura
exteriores que están alineadas axial y radialmente en cada caso con
dichas primeras y segundas vías de rodadura interiores, múltiples
elementos de rodillos que están colocados entre dicha primera vía de
rodadura interior y dicha primera vía de rodadura exterior y entre
dicha segunda vía de rodadura interior y dicha segunda vía de
rodadura exterior está dispuesto un mecanismo mecánico para aplicar
una precarga ajustable al cojinete, cuyo mecanismo comprende un
primer miembro de tope y un segundo miembro de tope que están
dispuestos para acoplarse en funcionamiento contra una primera vía
de rodadura respectiva y una segunda vía de rodadura, de manera que
la magnitud de la precarga está determinada por la magnitud de una
fuerza que tiende a cambiar la separación del primer miembro de tope
y del segundo miembro de tope, un miembro de accionamiento, al menos
un brazo de articulación que está conectado en un extremo al miembro
de accionamiento y en el otro extremo al primer miembro de tope, al
menos otro brazo de articulación que está conectado en un extremo al
miembro de accionamiento y en el otro extremo al segundo miembro de
tope, y medios para aplicar una fuerza que tiende a mover el miembro
de accionamiento con relación al primer miembro de tope y al segundo
miembro de tope con el fin de cambiar las orientaciones angulares de
los brazos de articulación con respecto a los miembros de tope a los
que están conectados y para aplicar de esta manera una fuerza que
tiende a cambiar la separación del primer miembro de tope y del
segundo miembro de tope, siendo el movimiento del miembro de
accionamiento para cambiar dichas orientaciones angulares de los
brazos de articulación mayor que el cambio correspondiente en la
separación de los miembros de tope de manera que la fuerza aplicada
es amplificada por los brazos de articulación.
A continuación se describe una construcción
especial del mecanismo y de los cojinetes que incorporan la
invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos
presentados con ella, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva del
mecanismo.
La figura 2 es una vista en planta del
mecanismo.
La figura 3 es una vista en sección del mecanismo
tomada sobre la línea A-A de la figura 2.
La figura 4 es una vista en sección del mecanismo
tomado sobre la línea C-C de la figura 2.
La figura 5 es una vista parcial en sección de un
cojinete en una disposición adosada que incorpora un mecanismo
similar al mostrado en las figuras 1 a 4, y
La figura 6 es una vista en la sección parcial de
un cojinete en una disposición cara a cara que incorpora un
mecanismo similar al mostrado en las figuras 1 a 4.
Con referencia a la figura 1, el mecanismo
comprende un anillo de empuje superior anular 11, un anillo de
empuje inferior anular 12 coaxial y un anillo de accionamiento 13
que está colocado a medio camino entre los anillos de empuje
superior e inferior 11, 12 y coaxiales con ellos. El anillo de
empuje superior 11 y el anillo de empuje inferior 12 están unidos
juntos por cuatro hojas de suspensión 14 equidistantes. Cada hoja de
suspensión comprende una sección de pilar 15a substancialmente
rígida que se extiende paralelamente al eje de los anillos de empuje
desde el anillo de empuje inferior 12 a través de una ranura 15 en
el anillo de accionamiento 13; una sección de pilar 14b
substancialmente rígida correspondiente, que se extiende
paralelamente al eje de los anillos de empuje desde el anillo de
empuje superior 11 hacia el anillo de empuje inferior 12, pero
desplazada circunferencialmente con respecto a la localización de la
sección de pilar 14a; y una sección 14c relativamente flexible que
se extiende paralelamente con el plan o de los anillos de empuje y
el anillo de accionamiento y que conecta juntas las secciones de
pilar respectivas. Las secciones de pilar 14b, 14a están fijadas de
forma rígida a sus anillos de empuje 11, 12 respectivos y la sección
14c relativamente flexible está fijada también de una manera rígida
a las secciones de pilar. Aunque las tres secciones de las hojas de
suspensión 14 se pueden fabricar por separado y se pueden unir
juntas y a los anillos de empuje respectivos por medio de soldadura
o por otros medios de fijación, es mejor si están fabricadas como
una estructura unitaria.
Las hojas de suspensión 14 tienen una extensión
radial igual a la de los anillos de empuje 11 y 12 y su
configuración tiene el efecto de permitir un movimiento relativo
entre el anillo de empuje superior 11 y el anillo de empuje inferior
12 en una dirección axial, pero resistiendo cualquier movimiento
relativo en cualquier otra dirección. Esto imparte la rigidez radial
al mecanismo. En particular, donde el anillo de empuje inferior 12
está fijado a la parte fija de la estructura de cojinete, la
disposición aplica alta rigidez radial en el anillo de empuje
superior 11.
El anillo de accionamiento 13 tiene una extensión
radial mayor que los anillos de empuje 11 y 12 con el fin de
proporcionar las ranuras 15 a través de las cuales se extienden las
hojas de suspensión 14. Las ranuras 15 tienen que ser
suficientemente anchas para permitir la extensión completa requerida
del movimiento de rotación del anillo de accionamiento 13 con
relación a los anillos de empuje 11 y 12, como se describe a
continuación con más detalle.
La posición axial relativa de los anillos de
empuje 11 y 12 está definida por un conjunto de elementos
estructurales axiales finos múltiples referidos como elementos de
empuje flexibles 16. Los elementos de empuje flexibles 16 están
dispuestos en parejas, que se indican en número de doce en este
ejemplo. Cada pareja de los elementos de empuje flexibles 16
proporciona una pareja correspondiente de brazos de articulación
opuestos entre el anillo de accionamiento 13 y el anillo de empuje
superior 11 y el anillo de empuje inferior 12, respectivamente. La
forma de la cinta del tipo de placa de los elementos de empuje
flexibles 16 y de su sujeción fija a lo largo de toda la extensión
radial de su contacto con el miembro de accionamiento 13 y el anillo
de empuje 11 ó 12 respectivo proporciona rigidez radial adicional a
la estructura.
Se apreciará que la rotación del anillo de
accionamiento 13 con respecto a los anillos de empuje 11 y 12
aplicará, a través de una acción de brazo de palanca de los
elementos de empuje flexibles 16, una fuerza que tiende a alterar la
suspensión axial entre el anillo de empuje superior 11 y el anillo
de empuje inferior 12. La posición de rotación del anillo de
accionamiento 13, que corresponde con los elementos de empuje
flexibles 16 en cada pareja que está alineada axialmente corresponde
con la separación axial máxima del anillo de empuje superior 11
desde el anillo de empuje inferior 12. Para aplicar una precarga de
cojinete, el mecanismo está dimensionado de tal manera que la fuerza
de precarga máxima requerida es aplicada por los elementos de empuje
flexibles 16 cuando se encuentra en esta posición "central". Un
tope que permite el movimiento de rotación relativo del anillo de
accionamiento 13 en un sentido hasta una posición justo más allá de
esta posición "central" proporcionará un efecto oscilante por
encima del centro, que bloquea de forma automática el mecanismo en
la condición de precarga máxima. Se permite un movimiento de
rotación relativo mayor en el sentido opuesto, una vez pasada la
posición "central" y, por lo tanto, se puede ajustar en un
nivel elegido de precarga menor que el máximo. Los "topes"
requeridos son proporcionados de una manera conveniente por medio
del dimensionado adecuado de las ranuras 15 en el anillo de
accionamiento 13. La acción de "tope" es proporcionada, en un
sentido, por el acoplamiento de un lado de las ranuras 14 con los
pilares asociados de las hojas de suspensión 14 y, en el otro
sentido, por el acoplamiento del otro lado de las ranuras 15 con los
pilares.
Cada elemento de empuje flexible 16 está formado
con una nervadura central 16aa para proporcionar resistencia contra
el pandeo del elemento de empuje flexible.
Es una ventaja particular del mecanismo de este
ejemplo que el mecanismo se puede fabricar a partir de una sola
pieza de material. De esta manera, la acción de los elementos de
empuje flexibles múltiples 16 se puede sincronizar geométricamente a
la precisión necesaria para la aplicación efectiva de la precarga
del cojinete. El material recomendado es aleación de titanio que
tiene una alta relación entre resistencia y rigidez, está bien
adaptado térmicamente al acero de cojinetes y tiene una densidad
relativamente baja. También tiene propiedades de fatiga
razonables.
El accionamiento para el anillo de accionamiento
13 es proporcionado en este ejemplo por una pareja de motores
piezoeléctricos 17 primarios y redundantes que están montados
diametralmente opuestos entre sí sobre el anillo de empuje inferior
12. El espacio para alojar los motores 17 es proporcionado por
proyecciones integrales en forma de "n" en el anillo de
accionamiento 13. El árbol de accionamiento de los motores 17 se
extiende a través de una abertura en las proyecciones 18 y en un
taladro del cojinete 19 en el anillo de empuje superior 11. Una
superficie de leva (no se muestra) que está prevista sobre cada uno
de los árboles de accionamiento de los motores 17 coopera con una
superficie de seguimiento de leva que está formada de una manera
adecuada en cada una de las aberturas de las proyecciones 18, de
manera que la rotación de los árboles de accionamiento provoca un
movimiento giratorio del anillo de accionamiento 13 con relación a
los anillos de empuje 11 y 12.
La figura 5 ilustra cómo se utiliza el mecanismo
para aplicar una precarga a una configuración de cojinete adosado.
Con referencia a la figura 5, una primera vía de rodadura interior
21 y una segunda vía de rodadura interior 22 están montadas
fijamente con una separación fija definida por el espaciador 23
sobre un árbol 24. Las vías de rodadura interiores están retenidas
en posición sobre el árbol 24 por medio de una tuerca 25. Una
primera vía de rodadura exterior 26 está provista con una pestaña,
por medio de la cual es acoplada por un anillo de empuje
"inferior" 12 de un mecanismo de precarga del tipo mostrado en
las figuras 1 a 4 (no se muestra con todo detalle en la figura 5) y
asegurado junto con el anillo de empuje inferior 12, a un montante
fijo de estator 27.
El anillo de empuje "superior" 11 del
mecanismo está recibido en (pero no localizado radialmente por) un
taladro 28 en el montante 27. El anillo de empuje superior 11 y la
segunda vía de rodadura superior 28 están provistos ambos con
pestañas, donde las pestañas están acopladas entre sí de tal forma
que el espaciamiento entre el anillo de empuje inferior 122 y el
anillo de empuje superior 11 definen el espaciamiento entre las vías
de rodadura exteriores 26 y 29 y las fuerzas de compresión ejercidas
por los elementos de empuje flexibles 16 definen la precarga sobre
el cojinete. La libertad de movimiento axial necesario para el
anillo de empuje superior 11 es proporcionada por un intersticio
pequeño en 31 entre el anillo de empuje superior 11 y el saliente
formado por el extremo del taladro 28, en el que es recibido. Las
proyecciones (no mostradas) en la pared del taladro 28 pueden estar
previstas para cooperar con recesos 32 sobre el anillo de empuje
superior 11 para estabilizar adicionalmente el anillo de empuje
superior 11 contra el movimiento de rotación.
La figura 6 ilustra una disposición para la
utilización del mecanismo para aplicar pre-carga a
un cojinete en una configuración cara a cara. Los componentes que
corresponden a los mostrados en la figura 5 son referenciados con
los mismos números de referencia, distinguidor por la letra
"c". El anillo de empuje "inferior" 12c y la primera vía
de rodadura exterior 26c están asegurados fijamente en el montante
dele stator 27c, pero espaciadas para la configuración cara a cara.
El anillo de empuje "superior" 11c localiza y aplica la
precarga de cojinete en la segunda vía de rodadura exterior 29c de
una manera que corresponde a la mostrada en la figura 5, pero con la
carga aplicada en la dirección opuesta.
El uso de un sistema flexible proporcionado por
las hojas de suspensión 14 para soportar el anillo de empuje
superior 11 y, por lo tanto, para el montaje de un cojinete, hace
posible la medición de la precarga utilizando extensímetros
convencionales o películas sensibles a la tensión en las hojas de
suspensión 14. El nivel de la tensión de flexión en las hojas de
suspensión 14 es directamente proporcional a la precarga ajustada.
Por lo tanto, supervisando la salida del sistema de detección de la
tensión, se supervisa de una manera efectiva la precarga de
cojinete. Esta información de reacción se puede utilizar en el
control de los motores 17 para ajustar la precarga y, como se
apreciará, tal control activo / adaptable de la precarga del
cojinete puede ser provista con un sistema de reacción de circuito
cerrado (o que se puede abrir).
En funcionamiento, para una aplicación de un
cojinete en una nave espacial, el mecanismo es activado para
conmutar los elementos de empuje flexibles 16 por encima del centro,
es decir, más allá de la posición de precarga máxima "centro
muerto superior" hasta una posición de precarga que protege el
cojinete contra daña por vibraciones durante el lanzamiento. En esta
condición, la fuente de alimentación de potencia hacia los motores
de accionamiento 17 puede ser desconectada una vez que los elementos
de empuje flexibles 16 se han desplazado por encima del centro. Una
vez en órbita, la activación adecuada de los motores de
accionamiento principales o redundantes 17 para aplicar un par
moderado al anillo de accionamiento 13 acciona los elementos de
empuje flexibles 16 fuera de su estado por encima del centro hasta
un estado de enlace de accionamiento operativo óptimo. Esto libera
la precarga alta y entonces se puede ajustar una precarga ajustable
por medio del movimiento adecuado del anillo de accionamiento 13. La
provisión (no se muestra) de un retén pasivo significativo en el
sistema de accionamiento permitiría la desconexión de la potencia
cuando se ha alcanzado la precarga de servicio deseada y, por lo
tanto, solamente se utiliza potencia durante las operaciones de
cambio de precarga.
No obstante, incluso si no está previsto un retén
pasivo en el sistema de accionamiento, las fuerzas de retención
requeridas y los pares de motor en el régimen principal de precarga
operativa son relativamente bajas y requieren muy poca potencia.
El diseño del mecanismo del ejemplo anterior, que
es apto para su fabricación como una construcción monolítica,
proporciona un número de ventajas que incluyen:
- (i)
- bajo coste / reducida complejidad, que no requiere virtualmente ningún montaje o ajuste que no sean los asociados con los ajustes normales de los cojinetes,
- (ii)
- funcionamiento fiable utilizando motores de accionamiento múltiples sin requerimiento de sincronización y sin cojinetes adicionales,
- (iii)
- transmisión de alta relación sin retroceso, sin fricción / estricción coulombiana y sin desgaste,
- (iv)
- redundancia estructural distribuida.
La invención no está limitada a los detalles de
los ejemplos anteriores. Por ejemplo, el accionamiento del anillo de
accionamiento 13 no requiere necesariamente ser proporcionado por
motores piezoeléctricos, sino que puede ser proporcionado por
cualquier otra forma adecuada de mecanismo de accionamiento, tal
como por palas bi-morfas
piezo-cerámicas, dispositivos magneto estrictivos o
dispositivos de piezo-tornillos de pulgadas o
dispositivos pseudo-hidráulicos. Para aplicaciones
que solamente requieren dos estados de precarga conmutables I (es
decir, precarga inicial alta y precarga nominal \bot) también
serían adecuados los actuadores de memoria de forma y los
dispositivos de parafina.
La localización del anillo de accionamiento 13
entre el anillo de empuje superior 11 y el anillo de empuje inferior
12 es más conveniente para las aplicaciones descritas. Sin embargo,
se apreciará que el anillo de accionamiento podría colocarse de tal
forma que uno de los anillos de empuje estuviera entre el anillo de
accionamiento y el otro anillo de empuje. Esto introduciría una
complejidad adicional en la configuración de los elementos de empuje
flexibles para formar los brazos de articulación entre el anillo de
accionamiento y el anillo de empuje remoto. También significaría que
la longitud de los brazos de articulación hasta un anillo de empuje
debería ser diferente de la longitud de los brazos de articulación
hasta el otro anillo de empuje. Además, la posición central de una
acción oscilante por encima del centro de los brazos de articulación
correspondería con la posición de la separación mínima entre los
anillos de empuje en lugar de la separación máxima.
Se ha hecho referencia en la descripción a
anillos de empuje "superiores" e "inferiores" por
conveniencia para distinguir los anillos de empuje respectivos en
sus localizaciones, como se ve en la figura 1. Se apreciará y es
evidente a partir de la figura 5 y la figura 6 que la localización
relativa del anillo de empuje dependerá de la orientación cuando se
use en el cojinete, o en otro aparato, en el que se utiliza el
mecanismo.
Se ha descrito la aplicación del mecanismo para
aplicar precarga a un cojinete para una nave espacial, pero se
apreciará que la provisión de una precarga ajustable tiene utilidad
para cojinetes para una amplia gama de otras aplicaciones.
Claims (16)
1. Un mecanismo mecánico para aplicar fuerza con
amplificación de la fuerza para tender a cambiar la separación entre
un primer miembro de tope (11) en forma de un anillo y un segundo
miembro de tope (12) también en forma de un anillo anular coaxial
con el primer miembro de tope, cuyo mecanismo comprende un miembro
de accionamiento (13), al menos una pareja de brazos de articulación
(16) espaciadas circunferencialmente una de la otra, estando
conectado un brazo de articulación (16) de cada pareja en un extremo
al miembro de accionamiento (13) y en el otro extremo al primer
miembro de tope (11), estando conectado al menos el otro brazo de
articulación (16) de cada pareja de brazos de articulación en un
extremo al miembro de accionamiento (13) y en el otro extremo al
segundo miembro de tope (12), y medios para el acoplamiento de una
fuerza (17) que tiende a mover el miembro de accionamiento (13) con
relación al primero (11) y al segundo miembro de tope (12) para
cambiar las orientaciones angulares de los brazos de articulación
(16) con relación a los miembros de tope a los que están unidos y
para aplicar de esta manera una fuerza que tiende a cambiar la
separación del primero (11) y del segundo miembro de tope (12),
siendo el movimiento del miembro de accionamiento (13) para cambiar
dichas orientaciones angulares de los brazos de articulación (16)
mayor que el cambio correspondiente en la separación de los miembros
de tope para que la fuerza aplicada sea amplificada por los brazos
de articulación (16).
2. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el miembro de accionamiento (13) está
localizado entre el primer miembro de tope (11) y el segundo miembro
de tope (12).
3. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que el miembro de accionamiento (13) está
localizado substancialmente en el medio entre el primer miembro de
tope (11) y el segundo miembro de tope (12).
4. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, para
proporcionar estabilidad, el primer miembro de tope (11) y el
segundo miembro de tope (12) están conectados juntos por un brazo de
conexión (14) que está configurado para permitir algún cambio en la
separación entre el primer miembro de tope (11) y el segundo miembro
de tope (12), pero para resistir el movimiento relativa en cualquier
otra dirección del primero y del segundo miembro de tope.
5. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un tope
limita el movimiento angular de los brazos de articulación en un
sentido hasta una posición justo más allá de la correspondiente, en
cuyo caso el miembro de accionamiento (13) está colocado entre el
primero (11) y el segundo miembro de tope (12), para la separación
máxima del primero y del segundo miembros de tope, por lo que se
puede provocar que los brazos de articulación (16) oscilen a esa
posición de la separación aproximadamente máxima, no estando
limitado el movimiento angular de los brazos de articulación en el
sentido opuesto.
6. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el tope limita
el movimiento angular de los brazos de articulación en un sentido
hasta una posición justo más allá de la correspondiente, en el caso
de que el miembro de accionamiento (13) no esté colocado entre el
primero (11) y el segundo miembro de tope (12), hasta la separación
mínima del primero y el segundo miembro de tope, por lo que se puede
provocar que los brazos de articulación (16) oscilen a esa posición
de la separación aproximadamente mínima, no estando limitado el
movimiento angular de los brazos de articulación en el sentido
opuesto.
7. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los brazos
de articulación (16) están en forma de cintas similares a placas que
se extienden entre el primero (11) y el segundo miembro de tope
(12), estando acoplada cada cinta del tipo de placa y fijada a un
miembro de tope (11, 12) respectivo a lo largo de la longitud de un
borde de la cinta, confinando de esta manera a un plano individual
el cambio en las orientaciones angulares de los brazos de
articulación con relación a los miembros de tope a los que están
conectados.
8. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que las cintas del tipo de placa se forman
con una nervadura de refuerzo (16a) que se extiende a través de las
cintas del tipo de placa, estando espaciados los extremos de las
nervaduras desde los bordes de la cinta a la que están transversales
y cuyos bordes están fijados al miembro de tope (11; 12) y al
miembro de accionamiento (13), respectivamente.
9. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el miembro
de accionamiento (13) comprende un anillo anular entre el primer
miembro (11) y el segundo miembro de tope (12) y coaxialmente con
ellos.
10. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que los brazos de articulación (16) está
configurados en forma de cintas del tipo de placa, como se
reivindica en las reivindicaciones 7 u 8, estando colocada la placa
de las cintas del tipo de placa en planos que se extienden
radialmente que contienen el eje definido por los anillos anulares
del miembro de accionamiento (13) y el primero (11) y el segundo
miembro de tope (12).
11. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 10, en el que el primero (11) y el segundo miembro de
tope (12) están conectados entre sí por al menos dos brazos de
conexión (14) como se ha indicado en la reivindicación 4,
extendiéndose los brazos de conexión a través de ranuras (15) en el
miembro de accionamiento (13), cuyas ranuras están dimensionadas
para permitir el movimiento requerido del miembro de accionamiento
(13) con relación al primero (11) y al segundo miembro de tope (12),
comprendiendo cada uno de los brazos de conexión (14) una primera
porción rígida (14b) que se extiende paralelamente al eje y que está
unida fijamente al primer miembro de tope (11), una segunda porción
rígida (14a) que se extiende paralelamente al eje, pero desplazada
circunferencialmente desde la primera poción y unida fijamente al
segundo miembro de tope (12), y una tercera porción (14c)
relativamente flexible que se extiende transversalmente al eje y
unida fijamente y que conecta la primera porción (14b) y la segunda
porción (14a).
12. Un mecanismo mecánico de acuerdo con la
reivindicación 11, en el que los brazos de conexión (14) tienen una
extensión radial substancial para contribuir al mantenimiento de la
alineación radial del primero (11) y del segundo miembro de tope
anular (12).
13. Un mecanismo mecánico de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que un motor (17)
montado sobre o en la proximidad de un o de los miembros de tope
(12) está conectado para aplicar una fuerza de accionamiento al
miembro de accionamiento (13) con el fin de tender a impartir un
movimiento de rotación del miembro de accionamiento (13) alrededor
del eje con relación a los miembros de tope.
14. Un mecanismo mecánico de acuerdo la
reivindicación 13, en el que un árbol de accionamiento (19) del
motor está localizado en una abertura en el otro de los miembros de
tope (11) y se imparte fuerza de accionamiento al miembro de
accionamiento (13) a partir de la rotación del árbol de
accionamiento a través de una leva y de una superficie de
seguimiento de leva (18).
15. Un cojinete de bolas o cojinete de elemento
de rodillo similar, en el que se aplica precarga por un mecanismo de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
16. Un cojinete de bolas o cojinete de elemento
de rodillo similar que comprende un conjunto de rodadura interior
que tiene primeras vías de rodadura (21) y segundas vías de rodadura
(22), un conjunto de rodadura exterior que tiene primeras (26) y
segundas (29) vías de rodadura exteriores que están alineadas axial
y radialmente en cada caso con dichas primeras y segundas vías de
rodadura interiores, múltiples elementos de rodillos que están
colocados entre dicha primera vía de rodadura interior y dicha
primera vía de rodadura exterior y entre dicha segunda vía de
rodadura interior y dicha segunda vía de rodadura exterior está
dispuesto un mecanismo mecánico para aplicar una precarga ajustable
al cojinete, cuyo mecanismo comprende un primer miembro de tope y un
segundo miembro de tope (12) que están dispuestos para acoplarse en
funcionamiento contra una primera vía de rodadura (29) respectiva y
una segunda vía de rodadura (26), de manera que la magnitud de la
precarga está determinada por la magnitud de una fuerza que tiende a
cambiar la separación del primer miembro de tope (11) y del segundo
miembro de tope (12), un miembro de accionamiento (13), al menos un
brazo de articulación (16) que está conectado en un extremo al
miembro de accionamiento (13) y en el otro extremo al primer miembro
de tope (11), al menos otro brazo de articulación (16) que está
conectado en un extremo al miembro de accionamiento (13) y en el
otro extremo al segundo miembro de tope (12), y medios (17) para
aplicar una fuerza que tiende a mover el miembro de accionamiento
(13) con relación al primer miembro de tope (11) y al segundo
miembro de tope (12) con el fin de cambiar las orientaciones
angulares de los brazos de articulación (16) con respecto a los
miembros de tope (11; 12) a los que están conectados y para aplicar
de esta manera una fuerza que tiende a cambiar la separación del
primer miembro de tope (11) y del segundo miembro de tope (2),
siendo el movimiento del miembro de accionamiento (13) para cambiar
dichas orientaciones angulares de los brazos de articulación (16)
mayor que el cambio correspondiente en la separación de los miembros
de tope (11; 12) de manera que la fuerza aplicada es amplificada por
los brazos de articulación (16).
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