ES2298400T3 - Modulo de direccion auto-centrable y metodo. - Google Patents
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Abstract
Aparato para dirigir la rueda delantera que se encuentra debajo del morro de un avión o similar, mientras el avión está en tierra, comprendiendo dicho aparato: un árbol principal (20) que puede girar en respuesta a un par aplicado por un operario, pudiendo girar dicho árbol para controlar la orientación de dicha rueda delantera y pudiendo funcionar en una posición centrada para dirigir dicha rueda delantera en una línea recta; caracterizado porque comprende: un primer engranaje impulsor (42) y un segundo engranaje impulsor (52) que se acoplan de manera deslizante con el árbol principal (20); un conjunto de engranaje loco (70) dispuesto en acoplamiento rotativo con el segundo engranaje impulsor (52); y un mecanismo de centrado (6) que puede funcionar para solicitar el árbol principal (20) hacia la posición centrada y restablecer el árbol principal (20) en la posición centrada cuando el operario libera el par del árbol principal (20).
Description
Módulo de dirección
auto-centrable y método.
La presente invención se refiere a sistemas de
dirección que restablecen de manera precisa y consistente un
control de dirección en una posición seleccionada cuando se libera
el control y, más concretamente, se refiere a un sistema de
dirección para mover un avión o similar en tierra en donde el avión
avanza en una dirección de desplazamiento recta tras el retorno del
control de dirección a una posición centrada.
En el presente estado de la técnica, un avión
que se mueve en tierra puede ser dirigido girando la orientación
del engranaje delantero debajo del morro del avión. Un sistema de
engranaje delantero consiste generalmente en un mecanismo de
gobierno con transductores de posición que suministran la
información de la posición de gobierno al sistema de control el
cual ajusta la orientación del engranaje delantero. Los componentes
mecánicos del mecanismo de gobierno están sometidos frecuentemente
a desgaste después de un periodo de uso prolongado. El desgaste
mecánico puede afectar al comportamiento de los sistemas de
dirección, en especial a aquellos componentes diseñados con
tolerancias estrictas. En particular, el desgaste mecánico, el
movimiento perdido y el huelgo del engranaje (es decir, la cantidad
de juego entre los dientes del engranaje) pueden romper el
acoplamiento entre el control de dirección y la rueda delantera,
dando lugar ello a un control impreciso de la rueda delantera y a
una desviación respecto del curso proyectado. Un sistema de
dirección de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se
describe en US 2002/108804 A1.
La presente invención proporciona un sistema de
dirección mejorado (reivindicación 1), un método para construir un
mecanismo de centrado (reivindicación 8) y un método para centrar un
árbol (reivindicación 10). El sistema de dirección incluye un árbol
de dirección principal accionable desde una posición centrada o
neutra y que puede girar en respuesta a una fuerza de dirección o
par aplicada a un volante de mano dispuesto en el árbol principal.
El árbol principal coopera con un grupo de engranajes, tales como
engranajes cilíndricos de dentadura recta, y un mecanismo de
centrado. Los engranajes giran en respuesta a una fuerza de
dirección, o par, aplicada al árbol principal, y el mecanismo de
centrado imparte una fuerza opuesta, o contra-par,
sobre los engranajes para retornar el árbol principal a la posición
centrada original cuando se libera la fuerza de dirección del
volante de mano. El contra-par es suministrado por
un elemento de solicitación que solicita al árbol principal hacia
la posición centrada, de manera que el avión retorna automáticamente
a una dirección recta cuando se libera el volante de mano.
La presente invención se puede utilizar en
combinación con un transformador diferencial rotacional variable
(RVDT) u otro transductor sensible a la posición. Cuando se gira el
volante de mano, el RVDT controla el desplazamiento rotacional del
árbol principal y convierte la posición angular del árbol en una
señal eléctrica. La señal es enviada al sistema de navegación del
avión el cual cambia la orientación de la rueda delantera debajo
del morro de acuerdo con la orientación del árbol principal. Una vez
que el volante de mano es girado y liberado, el mecanismo de
centrado imparte un contra-par sobre los engranajes
de dentadura recta para retornar el árbol principal y el volante de
mano a la posición centrada. El RVDT controla el cambio rotacional
del árbol principal y envía la correspondiente señal al sistema de
navegación del avión para reorientar la rueda delantera debajo del
morro a una posición centrada, de manera que el avión se desplaza en
línea recta.
El presente sistema de dirección retorna el
árbol principal a su posición centrada de un modo preciso y
consistente cada vez que es liberado el volante de mano. Esto
asegura que el RVDT lee la orientación adecuada para centrar la
rueda delantera debajo del morro. El sistema de dirección está
configurado para compensar limitaciones mecánicas, tales como
desgaste de engranajes y huelgo de engranajes. En particular, los
engranajes se acoplan en un grupo unificado o integrado, evitando
sustancialmente que cualquier engranaje se deslice o se mueva
independientemente con respecto a los otros engranajes. Los
engranajes de dentadura recta se mantienen en acoplamiento positivo
entre sí mediante cargas constantes causadas por la rotación del
volante de mano y cargas contrarrestantes procedentes del mecanismo
de centrado. Las superficies de contacto de los dientes engranados
de los engranajes no se desacoplan entre sí cuando la dirección de
gobierno es cambiada de una dirección a la dirección opuesta. Como
resultado, el huelgo y desgaste de los engranajes se reducen al
mínimo, permitiendo ello que el mecanismo de centrado restablezca
de un modo preciso y consistente el árbol principal en la posición
centrada.
Los engranajes integrados se acoplan entre sí
directa o indirectamente, de manera que los engranajes giran y
cambian de dirección simultáneamente a medida que cambian las cargas
sobre el árbol principal. Los engranajes se acoplan en múltiples
interfases dentro del grupo de engranajes, reduciendo al mínimo los
efectos de desgaste que pueden ocurrir en un punto. Por tanto, las
zonas desgastadas en un engranaje individual no rompen o afectan la
exactitud del sistema de dirección ni causan resbalamiento entre los
engranajes. El acoplamiento constante entre los engranajes y la
disposición de los engranajes como un grupo unificado e integrado de
engranajes, compensa cualquier desgaste y otras limitaciones
mecánicas que puedan estar presentes.
El resumen anterior, así como la siguiente
descripción, podrán entenderse mejor al considerarse en combinación
con las figuras adjuntas, en donde:
La figura 1 es una vista isométrica de un módulo
de dirección para utilizarse en un avión o similar, de acuerdo con
la presente invención.
La figura 2 es una vista isométrica fragmentada
en despiece del módulo de dirección de la figura 1, ilustrando las
partes componentes del módulo de dirección.
La figura 3 es una vista isométrica agrandada de
un engranaje impulsor utilizado en el módulo de dirección de la
figura 1.
La figura 4 es una vista isométrica agrandada en
despiece de los engranajes usados en el módulo de dirección de la
figura 1, ilustrando la distribución del par durante un giro a la
derecha.
La figura 5 es una vista isométrica agrandada
en despiece de los engranajes usados en el módulo de dirección de la
figura 1, ilustrando la distribución del par durante un giro a la
izquierda.
La figura 6 es una vista esquemática en alzado
lateral de una configuración alternativa del volante de mano y del
árbol principal.
Con referencia a las figura 1-5
en general y a la figura 1 concretamente, en las mismas se muestra
un módulo de dirección designado en general como 2. El módulo de
dirección 2 y sus partes componentes se pueden emplear en diversas
aplicaciones de dirección, incluyendo aplicaciones de dirección en
donde se desea una característica de auto-centrado.
Por ejemplo, para los fines de esta descripción, el módulo de
dirección 2 se describirá e ilustrará tal como se emplea en un
sistema de dirección de la rueda delantera debajo del morro de un
avión. Sin embargo, la presente invención también es aplicable a
sistemas de dirección en otras aplicaciones distintas de los
aviones, tales como sistemas de dirección de otros vehículos,
incluyendo aquellos que se benefician de una dirección por cable.
Los sistemas de dirección por cable son ventajosos cuando se
requieren posiciones de dirección distantes o múltiples, tal como,
por ejemplo, vehículos de construcción o vehículos de recogida de
basura de doble dirección. Además, la presente invención es
aplicable a cualquier sistema que requiera una entrada manual
bi-direccional, tal como una palanca, manubrio o
volante, que también requiere la rotación automática a una posición
neutra cuando se suprime la entrada manual. Por ejemplo, los
controladores de juegos y controles de procesos pueden también
hacer uso de la presente invención.
Volviendo a la figura 1, el módulo de dirección
2 comprende un volante de mano 4 que puede girar para controlar la
orientación de la rueda delantera debajo del morro del avión
mientras este último está rodando en tierra. El volante de mano 4
puede funcionar desde una posición de cero grados (0º) o centrada
para dirigir el avión en línea recta. El volante de mano 4 está
conectado, en acoplamiento rotacional, con un mecanismo de centrado
6 que puede funcionar para retornar el volante de mano a la
posición centrada después de que una fuerza de dirección es aplicada
y liberada desde el volante de mano.
Con referencia a las figuras
1-2, el volante de mano 4 está dispuesto en un
conjunto de árbol principal 20, que está configurado para girar con
el volante de mano. El mecanismo de centrado 6 está dispuesto, en
acoplamiento rotacional, con el conjunto de árbol principal 20 y
está configurado para impartir una fuerza de centrado o
restablecimiento sobre el conjunto de árbol principal para solicitar
al volante de mano 4 hacia la posición centrada. El conjunto de
árbol principal 20 está acoplado con un transductor sensor de la
posición 80, que está configurado para controlar la orientación del
conjunto de árbol principal y convertir la posición rotacional en
una señal eléctrica. La señal instruye al sistema eléctrico del
avión para reposicionar la rueda delantera debajo del morro de
acuerdo con la orientación del conjunto de árbol principal y del
volante de mano 4.
El mecanismo de centrado 6 está configurado para
retornar de forma precisa el conjunto de árbol principal 20 y
volante de mano 4 a la posición centrada cada vez que se libera una
fuerza de dirección del volante de mano. Como tal, el mecanismo de
centrado puede funcionar para proporcionar de manera consistente
una lectura de la posición centrada en el transductor 80 cuando se
libera el volante de mano 4, enviando una señal precisa al avión
para dirigir la rueda delantera debajo del morro en una orientación
recta.
Con referencia ahora a las figura
1-3, se describirá con mayor detalle el módulo de
dirección 2 de la rueda delantera debajo del morro del avión. El
mecanismo de centrado 6 está dispuesto en un conjunto de
alojamiento 10 que comprende una base 12 del alojamiento y una
cubierta 13 del alojamiento. La base 12 del alojamiento, comprende
una abertura 14 situada generalmente de forma central y adaptada
para recibir el conjunto de árbol principal 20. En particular, el
conjunto de árbol principal 20 está montado a través de un cojinete
16 dispuesto en la abertura 14. El cojinete 16 puede ser un cojinete
de agujas o rodillos u otro componente configurado para permitir el
desplazamiento rotacional del conjunto de árbol principal 20 a
través de la base 12 del alojamiento.
El volante de mano 4 y el árbol principal 20
están configurados para asumir desplazamiento rotacional entre una
posición extrema a izquierdas y una posición extrema a derechas. Con
preferencia, el volante de mano puede funcionar a través de una
rotación angular de hasta 150º en cualquier dirección desde la
posición neutra. La rotación del volante de mano más allá de 150º en
cada dirección se puede conseguir descentrando el volante de mano 4
respecto del árbol principal 20 y añadiendo dientes para reducir la
rotación del árbol principal 20 en relación a la rotación del
volante de mano 4, como se muestra en la figura 6. El volante de
mano 4 está montado en un árbol de mano 7 que está orientado de un
modo generalmente paralelo al árbol principal 20. Un engranaje de
dirección superior 3 está montado en el árbol de mano 7 de manera
que el engranaje superior 3 gira al unísono con la rotación del
árbol de mano 7. Un engranaje de dirección inferior 5 está montado
en el árbol principal 20 de modo que el engranaje inferior 5 gira al
unísono con la rotación del árbol principal 20. El engranaje de
dirección inferior 5 está situado en el árbol principal 20 en una
posición tal que se engrana o acopla con el engranaje de dirección
superior 3 para acoplar el movimiento rotacional del volante de
mano 4 con el árbol principal 20. Se puede incorporar un engranaje
anti-huelgo en el engranaje de dirección superior o
inferior 3, 5 para eliminar el incremento de huelgo derivado de la
incorporación de estos engranajes.
La rotación angular del volante de mano 4 y del
árbol principal 20 puede ser limitada empleando diversas
disposiciones estructurales. Por ejemplo, el árbol principal 20
puede tener un pasador de tope 22, como se muestra en la figura 2,
que gira al unísono con el árbol principal 20. Un par de tornillos
de sujeción 18 se introducen en la base 12 del alojamiento y se
extienden dentro del recorrido rotacional del pasador de tope para
acoplarse con el pasador de tope a medida que este gira. De este
modo, el intervalo de rotación angular del árbol principal 20 y del
volante de mano 4 queda limitado por los tornillos de sujeción
18.
En la figura 2, el pasador de tope 22 se
muestra ajustado a presión en el exterior del árbol principal 20. La
abertura 14 de la base 12 del alojamiento comprende un canal
semi-circular 15 adaptado para recibir el pasador
de tope 22 y permitir la rotación del pasador de tope dentro de la
abertura a medida que el árbol principal 20 gira en la abertura. La
base 12 del alojamiento comprende un par de taladros 17 que se
extienden desde una cara superior de la base del alojamiento y se
extienden descendentemente a través de la base en donde los mismos
conectan con la abertura 14. Cada taladro 17 está adaptado para
recibir uno de los tornillos de sujeción roscados 18, de manera que
un extremo de cada tornillo de sujeción sobresale al interior de la
abertura 14. Los taladros 17 están roscados para acoplarse con la
rosca de los tornillos de sujeción 18. Como tales, los tornillos de
sujeción 18 pueden desplazarse dentro de los taladros 17 en
respuesta a un ajuste por torsión. Los tornillos de sujeción 18
están configurados para introducirse a través de los taladros 17 y
al interior de la abertura 14, en donde los tornillos se acoplan
con el pasador de tope 22 para limitar la rotación del árbol
principal 20 y volante de mano 4. Los límites de rotación del
volante de mano pueden ser ajustados regulando la posición de los
tornillos de sujeción 18 dentro de los taladros 17 y abertura 14. En
particular, el intervalo de rotación del volante de mano se puede
disminuir ajustando los tornillos 18 de manera que los tornillos se
extiendan aún más al interior de la abertura 14. Similarmente, el
intervalo de rotación del volante de mano se puede aumentar
ajustando los tornillos de manera que los tornillos no se extiendan
tanto al interior de la abertura 14. En el caso de que no se
requieran topes ajustables, entonces pueden ser retirados los
tornillos de ajuste 18 y los extremos de la abertura servirán como
topes extremos.
El conjunto de árbol principal 20 está
configurado para conectar el volante de mano 4 con el mecanismo de
centrado 6 y transferir par entre el volante de mano y el mecanismo
de centrado. El conjunto de árbol principal 20 comprende una sección
de diámetro agrandado 28 configurada para conectarse con el volante
de mano. El volante de mano 4 está conectado a una columna
cilíndrica 36 que tiene un taladro 37 adaptado para recibir la
sección de diámetro agrandado 28 del árbol principal 20. La sección
de diámetro agrandado 28 del árbol principal 20 está asegurada
dentro de la columna 26 en el volante de mano 4 empleando
cualquiera de diversos métodos de montaje. Por ejemplo, en la
figura 2, la sección de diámetro agrandado 28 se muestra teniendo un
agujero para pasador 29 configurado para alinearse con un agujero
para pasador 38 en la columna 36 del volante cuando la sección de
diámetro agrandado se introduce en el taladro 37 de la columna del
volante. Un pasador 39 está configurado para introducirse a través
de los agujeros alineados 29, 38, para asegurar el volante de mano 4
en el árbol principal 20, de manera que el volante de mano y el
árbol principal quedan conectados íntegramente y pueden girar al
unísono.
El conjunto de árbol principal 20 comprende
además una sección de diámetro reducido 20 configurada para
trasladar par desde el volante de mano 14 al mecanismo de centrado
6. El mecanismo de centrado 6 comprende un conjunto de engranaje
impulsor superior 40 que traslada el par aplicado al árbol principal
20 en una dirección a derechas, y un conjunto de engranaje impulsor
inferior 50 que traslada par aplicado al árbol principal en una
dirección a izquierdas. El conjunto de engranaje impulsor superior
40 comprende un engranaje impulsor 42 que incluye un cubo
cilíndrico 44 y una ranura 46 en el cubo 44. Similarmente, el
conjunto de engranaje impulsor inferior 50 comprende un engranaje
impulsor 52 que incluye un cubo cilíndrico 54 y una ranura 56 en el
cubo 54. Los componentes de los conjuntos de engranajes superior e
inferior presentan cada uno de ellos taladros cilíndricos
configurados para quedar alineados coaxialmente entre sí. Una vez
alineados, los taladros están configurados para recibir la sección
de diámetro reducido 30 del árbol principal 20.
El par aplicado al árbol principal 20 es
trasladado a los conjuntos de engranajes impulsores superior e
inferior 40, 50 mediante un par de conexiones de pasador. En
particular, un primer agujero para pasador 32 está mecanizado a
través del árbol principal 20 y un segundo agujero para pasador 34
está mecanizado a través del árbol principal 20 y queda alineado
longitudinal y radialmente con el primer agujero para pasador. Una
ranura radial alargada 46 está formada a través del cubo 44 del
engranaje impulsor superior y se extiende generalmente a través de
un ángulo obtuso en uno de los lados del cubo 44, como se aprecia
mejor en la figura 3. Similarmente, el cubo 54 del engranaje
impulsor inferior tiene una ranura radial alargada 56 que
generalmente se extiende a través de un ángulo obtuso en uno de los
lados del cubo 54. La longitud de las ranuras radiales 46, 56
controla la rotación disponible del mecanismo de centrado 6 y se
puede seleccionar para permitir un intervalo deseado de rotación del
engranaje. La ranura radial 56 tiene una longitud generalmente
igual a la longitud de la ranura radial 46 para permitir una
rotación sincronizada y el centrado de los engranajes impulsores 42,
52, como se explicará con mayor detalle a continuación.
Las ranuras 46, 56 están configuradas para
quedar alineadas radialmente con el primero y segundo agujeros para
pasadores 32, 34, respectivamente, cuando los conjuntos de
engranajes impulsores superior e inferior 40, 50 están dispuestos
en el árbol principal 20. Un pasador impulsor superior 47 se
extiende a través de la ranura radial 46 del cubo 44 del engranaje
impulsor superior y al interior del primer agujero para pasador 32,
para fijar la posición longitudinal del conjunto de engranaje
impulsor superior respecto al árbol principal 20. Similarmente, un
pasador impulsor inferior 57 se extiende a través de la ranura
radial 56 del cubo 54 del engranaje impulsor inferior y al interior
del segundo agujero para pasador 34, para fijar la posición
longitudinal del conjunto de engranaje impulsor inferior con
respecto al árbol principal 20. Los pasadores impulsores superior e
inferior 47, 57 pueden ser conectados al árbol principal 20 mediante
ajuste a presión de los pasadores dentro de los agujeros 32, 34,
respectivamente. Los pasadores impulsores superior e inferior 47,
57 están configurados para girar íntegramente con el árbol principal
20 en respuesta al par aplicado al volante de mano 4 y árbol
principal.
Los componentes del mecanismo de centrado 6
serán descritos ahora tal como aparecerán cuando el volante de mano
4 queda dispuesto en la posición centrada. Para ilustrar mejor la
orientación de cada engranaje, el mecanismo de centrado 6 será
descrito empleando el dibujo en despiece de la figura 2. La figura
2 muestra la orientación de cada componente tal y como aparecerán
cuando el volante de mano se encuentra en la posición centrada. Los
canales radiales 46, 56 se extienden sobre lados opuestos del árbol
principal 20. Los pasadores impulsores 47, 57 están dispuestos en
extremos de los canales 46, 56 y están configurados para transferir
par entre el árbol principal 20 y los conjuntos de engranajes
impulsores 40, 50, respectivamente. Más concretamente, el pasador
impulsor superior 47 está situado para unirse a tope contra un
extremo del canal 46 en una dirección a derechas, de manera que la
rotación a derechas del pasador impulsor superior causa el giro del
engranaje impulsor superior 42 y del cubo 44 en una dirección a
derechas. El pasador impulsor inferior 57 está situado para unirse
a tope contra un extremo de la ranura 56 en una dirección a
izquierdas, de manera que la rotación a izquierdas del pasador
impulsor inferior para que el engranaje impulsor inferior y el cubo
54 giren en una dirección a izquierdas.
Las ranuras radiales 46, 56 permiten la rotación
y contra-rotación por separado de los engranajes
impulsores superior e inferior 42, 52, respectivamente. Más
concretamente, la ranura radial 46 está adaptada para permitir que
el pasador impulsor superior 47 gire a izquierdas dentro de la
ranura 46 durante la rotación a izquierdas del árbol principal 20,
de manera que el pasador impulsor superior 47 no imparte par a
izquierdas sobre el cubo 44 del engranaje impulsor superior y de
este modo sobre el engranaje impulsor superior 42. En otras
palabras, el pasador 47 se sube en la ranura 46 en lugar de girar
el engranaje superior 42 durante la rotación a izquierdas del árbol
principal 20.
Similarmente, la ranura radial 56 está adaptada
para permitir que el pasador impulsor inferior 57 gire a derechas
dentro de la ranura 56 durante la rotación a derechas del árbol
principal 20, de manera que el pasador impulsor inferior 57 no
imparte par a derechas sobre el cubo 54 del engranaje impulsor
inferior y de este modo sobre el engranaje impulsor inferior 52. En
otras palabras, el pasador 57 se sube en la ranura 56 en lugar de
girar el engranaje impulsor inferior 52 durante la rotación a
derechas del árbol principal 20. Los cubos 44, 54 de los engranajes
impulsores superior e inferior se acoplan de forma deslizante con la
sección de diámetro reducido 30 del árbol principal 20. De este
modo, el engranaje impulsor superior 42 y el cubo 44 giran
libremente con respecto al árbol principal 20 cuando se aplica par
a izquierdas al árbol principal 20, y el engranaje impulsor inferior
52 y el cubo 54 giran libremente con respecto al árbol principal 20
cuando se aplica par a derechas al árbol principal 20.
Un conjunto de engranaje de solicitación 60 está
dispuesto en un eje de engranaje de solicitación 62 en proximidad
al árbol principal 20. El conjunto de engranaje de solicitación 60
está configurado para restablecer el árbol principal 20 y el
volante de mano 4 en la posición centrada al impartir una fuerza de
restablecimiento o contra-par sobre los conjuntos de
engranajes impulsores 40, 50. El eje del engranaje de solicitación
62 está soportado por el alojamiento 10 y está configurado para
girar libremente dentro del alojamiento 10. Más concretamente, un
par de aberturas coaxiales 63, 65, dispuestas en la base 12 del
alojamiento y placa de cubierta 13 del alojamiento,
respectivamente, están adaptadas para recibir los extremos del eje
del engranaje de solicitación 62 y soportar el eje 62 en una
posición generalmente paralela al árbol principal 20. El conjunto
de engranaje de solicitación 60 comprende un engranaje de
solicitación 66 y un elemento de solicitación 64 configurado para
ejercer una fuerza de restablecimiento a través del engranaje de
solicitación 66.
El conjunto de engranaje de solicitación 60
puede ser formado empleando un número de diferentes configuraciones.
Además, el elemento de solicitación 64 puede ser cualquier tipo de
componente de almacenamiento de energía, tal como un resorte o un
pistón. En la figura 1, el conjunto de engranaje de solicitación 60
se muestra montado en el eje 62 generalmente paralelo al árbol
principal 20. La fuerza de restablecimiento es aportada por un
resorte de torsión 64 que circunscribe al eje 62. El resorte de
torsión 64 está constituido preferentemente un material resiliente
no corrosivo, tal como una aleación de acero. Uno de los extremos
del resorte de torsión 64 está fijado en el engranaje de
solicitación 66 y el extremo opuesto del resorte de torsión está
fijado en un engranaje estacionario 67 que está mantenido en una
posición fija.
El engranaje de solicitación 66 está configurado
para torsionar o enrollar o retorcer el resorte de torsión 64
cuando el volante de mano 4 es girado. Más concretamente, el
engranaje de solicitación 66 coopera directa o indirectamente con
los conjuntos de engranajes impulsores superior e inferior 40, 50 y
gira en respuesta al desplazamiento rotacional de los engranajes
impulsores superior e inferior 42, 52 cuando se aplica par al árbol
principal. Uno de los extremos 82 del resorte de torsión 64 se
acopla con el engranaje de solicitación 66 y gira íntegramente con
el engranaje de solicitación. El otro extremo 84 del resorte de
torsión 64 se acopla con el engranaje estacionario 67 de manera que
permanece generalmente fijo con respecto al primer extremo 82. De
este modo, el resorte de torsión 64 está configurado para retorcerse
radialmente en respuesta al par transferido al engranaje de
solicitación 66 y al primer extremo 82 del resorte desde los
conjuntos de engranajes impulsores superior e inferior 40, 50. El
resorte de torsión 64 puede funcionar para suministrar una fuerza
contrarrestante o contra-par capaz de invertir los
engranajes impulsores superior e inferior 42, 52 y restablecer el
árbol principal 20 y el volante de mano 4 a la posición centrada.
Más concretamente, la propiedad resiliente del resorte de torsión
64 es suficiente para invertir la rotación del engranaje de
solicitación 66 y aplicar un contra-par a los
conjuntos de engranajes impulsores superior e inferior 40, 50, para
retornar el árbol principal 20 a la posición centrada.
Con referencia de nuevo a las figuras 1 y 2, se
describirá con mayor detalle la configuración de los conjuntos de
engranajes impulsores 40, 50 y del conjunto de engranaje de
solicitación 60. El engranaje impulsor superior 42 está situado
longitudinalmente en el árbol principal 20 con el fin de engranarse
o acoplarse con el engranaje de solicitación 66 dispuesto en el eje
62 del engranaje de solicitación. El resorte de torsión 64 está
configurado para aplicar una precarga o fuerza de solicitación
sobre el engranaje de solicitación 66 y engranaje impulsor superior
42 para solicitar al árbol principal 20 hacia la posición centrada.
El engranaje de solicitación 66 está configurado para girar en
dirección a izquierdas en respuesta al par transferido desde el
conjunto de engranaje impulsor superior 40.
El resorte de torsión 64 puede ser un resorte
de torsión de arrollamiento estrecho configurado para retorcerse en
una dirección. Más concretamente, el resorte de torsión 64 puede
estar configurado para retorcerse únicamente en respuesta a la
rotación a izquierdas del engranaje de solicitación 66. Cuando el
engranaje impulsor superior 42 es girado en la dirección a
derechas, el acoplamiento directo entre el engranaje impulsor
superior y el engranaje de solicitación 66 hace que el engranaje de
solicitación gire en dirección a izquierdas para retorcer el
resorte de torsión 64. El acoplamiento directo entre el engranaje
impulsor inferior 52 y el engranaje de solicitación 66 hará que el
engranaje de solicitación 66 gire en dirección a derechas y no en
dirección a izquierdas. Por tanto, se proporciona un mecanismo para
invertir la dirección del par impartido por la rotación a
izquierdas del engranaje impulsor inferior 52.
En la figura 2, se muestra un conjunto de
engranaje loco 70 generalmente paralelo al mecanismo de centrado
66. El conjunto de engranaje loco 70 puede funcionar para invertir
la dirección del par impartido por el engranaje impulsor inferior 52
y transferir par al engranaje de solicitación 66, de manera que el
engranaje de solicitación 66 gira a izquierdas para retorcer el
resorte de torsión 64. El conjunto de engranaje loco 70 comprende
un eje 71 que está soportado por el alojamiento, similar al eje 62
del engranaje de solicitación. Un par de aberturas coaxiales 73, 75
dispuestas en la base 12 del alojamiento y placa de cubierta 13 del
alojamiento, respectivamente, están adaptadas para recibir los
extremos del eje 71 del engranaje loco y soportar el eje 71 en una
posición generalmente paralela al árbol principal 20. Un primer
engranaje loco 72 está montado en el eje 71 y engrana con el
engranaje impulsor inferior 52. El primer engranaje loco 72 está
configurado para girar a derechas en respuesta a la rotación a
izquierdas del engranaje impulsor inferior 52 durante la rotación a
izquierdas del árbol principal 20. Un segundo engranaje loco 74
está montado en el eje loco 71 coaxialmente con el primer engranaje
loco 72 y longitudinalmente descentrado respecto de este último.
Los engranajes locos 74, 72 son de una sola pieza o están unidos
mecánicamente tal como mediante cobresoldadura o proceso similar,
de manera que ambos giran juntos libremente alrededor del eje 71.
De este modo, el segundo engranaje loco 74 gira a derechas en
respuesta a la rotación a derechas del primer engranaje loco 72. El
segundo engranaje loco 74 está configurado además para transferir
par al conjunto de eje de solicitación 70 para retorcer el resorte
de torsión 64 cuando el árbol principal 20 es girado a izquierdas.
Más concretamente, el segundo engranaje loco 74 se acopla
rotativamente con el engranaje de solicitación 66, de manera que la
rotación a derechas de los engranajes locos 72, 74 imparte par sobre
el engranaje de solicitación 66 para girar el engranaje de
solicitación 66 en dirección a izquierdas.
Tomando como base lo anterior, el mecanismo de
centrado 6 está configurado de manera que el engranaje de
solicitación 66 gira a izquierdas en respuesta bien a la rotación a
derechas o bien a la rotación a izquierdas del árbol principal 20.
La cooperación entre los engranajes individuales se ilustra
visualmente en las figuras 4 y 5. La figura 4 ilustra la
cooperación de los engranajes cuando el volante de mano 4 es girado
desde la posición centrada hacia la derecha, es decir, cuando el
árbol principal 20 es girado a derechas. La figura 5 ilustra la
cooperación de los engranajes cuando el volante de mano 4 es girado
desde la posición centrada hacia la izquierda, es decir, cuando el
árbol principal 20 es girado a izquierdas. La letra "T" en cada
figura representa el par transferido desde el árbol principal 20 al
engranaje impulsor que está siendo cargado. Las líneas discontinuas
y las cabezas de flecha representan el recorrido en el cual se
transfiere el par por todo el mecanismo de centrado 6. Las flechas
curvadas representan la dirección de rotación de los engranajes
individuales.
Con referencia a la figura 4, un par a derechas
"T" aplicado al engranaje impulsor superior 42 actúa
directamente sobre el engranaje de solicitación 66 y hace que el
engranaje de solicitación 66 gire a izquierdas para retorcer el
resorte de torsión 64. El engranaje de solicitación 66 se acopla con
el segundo engranaje loco 74 y hace que el primero y segundo
engranajes locos 72, 74 giren a derechas. El primer engranaje loco
72 hace que el engranaje impulsor inferior 52 gire a izquierdas.
Con referencia a la figura 5, un par a izquierdas "T" aplicado
al engranaje impulsor inferior 52 se invierte a través del conjunto
de engranajes locos antes de alcanzar al engranaje de solicitación
66. Más concretamente, el par a izquierdas hace que el primero y
segundo engranajes locos 72, 74 giren a derechas. El segundo
engranaje loco 74 hace que el engranaje de solicitación 66 gire a
izquierdas para retorcer el resorte de torsión 64. A partir de las
figuras 4 y 5 será evidente que los engranajes impulsores 42, 52,
los engranajes locos 72, 74 y el engranaje de solicitación 66 están
configurados para girar en la misma dirección independientemente de
la dirección del par aplicado al volante de mano y árbol principal
20. Por tanto, la fuerza de dirección aplicada al volante de mano 4
desde la posición centrada carga los engranajes en la misma
dirección, independientemente del sentido de dirección.
Como se ha establecido anteriormente, el
mecanismo de centrado 6 está configurado para restablecer el árbol
principal 20 en la posición centrada cuando la fuerza de dirección
se libera del volante de mano 4. El conjunto de engranaje de
solicitación 60 está configurado para acoplarse con el conjunto de
engranaje impulsor superior 40 y conjunto de engranaje loco 70 e
imparte un contra-par que invierte la rotación del
engranaje impulsor superior 42 y engranaje impulsor inferior 52.
Por tanto, el conjunto de engranaje de solicitación 60 puede
funcionar para impartir rotación de los diversos engranajes en
direcciones que son inversas a las mostradas en las figuras 4 y
5.
El resorte de torsión 64 es capaz de
proporcionar un par mayor que el par mínimo requerido para
restablecer el árbol principal 20 en la posición centrada una vez
que la fuerza de dirección se libera del volante de mano 4. Es
decir, el par de diseño excede del par mínimo requerido para
contrarrestar las limitaciones mecánicas tales como pérdidas por
fricción entre los cubos 44, 54 de los engranajes impulsores y el
árbol principal 20. El par de diseño en exceso retiene al volante
de mano 4 en la posición centrada y resiste el movimiento de
oscilación o levantamiento de las ruedas delanteras, como más abajo
se explicará. Un par de diseño que es quince por ciento (15%) mayor
que el par mínimo requerido es suficiente para restablecer y
estabilizar el árbol principal 20 en la posición centrada.
Las ranuras radiales 46, 56 están configuradas
para acoplarse con los pasadores impulsores 47, 57 de una manera
opuesta para retornar el árbol principal 20 a la posición centrada.
En particular, el conjunto de engranaje de solicitación 60 está
configurado para girar a izquierdas el engranaje impulsor superior
42, de manera que una pared extrema de la ranura radial superior 46
imparte una carga de par a izquierdas sobre el pasador impulsor
superior 47. Similarmente, el conjunto de engranaje de solicitación
60 está configurado para girar a derechas el engranaje impulsor
inferior 52, de manera que una pared extrema de la ranura radial
inferior 56 imparte una carga de par a derechas sobre el pasador
impulsor inferior 57. Los cubos 44, 54 de los engranajes impulsores
superior e inferior están situados con respecto a los pasadores
impulsores 47, 57 de manera que los pasadores son cargados en
direcciones opuestas cuando el árbol principal 20 es restablecido
en la posición centrada. Más concretamente, el pasador impulsor
superior 47 se acopla con el extremo de la ranura 46 del engranaje
superior y el pasador impulsor inferior se acopla con el extremo de
la ranura 56 del engranaje inferior en el momento en el que el
árbol principal 20 es restablecido en la posición centrada. La
carga sincronizada sobre los pasadores impulsores superior e
inferior 47, 57 en direcciones opuestas proporciona un efecto de
"tope fuerte" sobre el árbol principal 20 de manera que retiene
de forma liberable al volante de mano 4 en la posición centrada.
Como se ha indicado anteriormente, el par ajustado del resorte de
torsión 64 es mayor que el par mínimo requerido para retornar el
árbol principal 20 a la posición centrada. Sin embargo, el árbol
principal 20 no puede girar a derechas o izquierdas alrededor de la
posición centrada por las cargas iguales y opuestas sobre los
pasadores impulsores 47, 57. La carga igual y opuesta retorna al
árbol a la posición centrada sin un desplazamiento apreciable.
El mecanismo de centrado 6 está configurado para
compensar el desgaste de los componentes mecánicos. De este modo,
el desgaste que se presenta en un engranaje individual no afecta a
la precisión del mecanismo de centrado 6 y a la entrada resultante
al RVDT. Los diversos engranajes del mecanismo de centrado 6 se
encuentran bajo una carga constante en un sentido por las fuerzas de
dirección y bajo una carga constante en el sentido opuesto por el
resorte de torsión 64. La carga constante sobre los engranajes
mantiene el acoplamiento entre los dientes de los engranajes
cooperantes. Los diversos engranajes están configurados para
conectarse en diversos puntos de acoplamiento y girar de forma
simultánea. Por tanto, los engranajes no se desacoplan en virtud de
la carga constante provenientes de las fuerzas de dirección y del
resorte de torsión 64 y se evita de un modo sustancial el movimiento
independiente de cualesquiera de los engranajes para separarse de
los otros engranajes. Los múltiples puntos de acoplamiento entre los
engranajes y la disposición integrada que controla el movimiento de
todos los engranajes en un momento dado, reduce al mínimo los
efectos que podrían surgir de un diente dañado del engranaje sobre
el resto del mecanismo de centrado. Como resultado, el mecanismo de
centrado reduce al mínimo el desgaste de componentes mecánicos que
puede ocurrir durante un largo periodo de tiempo.
El par de diseño del resorte de torsión 64 se
puede seleccionar para restablecer el árbol principal 20 en
diversas velocidades de retorno. La velocidad a la cual el resorte
de torsión 64 restablece el árbol principal 20 y el volante de mano
4 a la posición centrada puede afectar al tacto operacional del
módulo de dirección 2. Con frecuencia, una velocidad de retorno
amortiguada o decelerada es conveniente para evitar un
"temblor" excesivo en el volante de mano 4 cuando se libera el
volante de mano 4. Por tanto, se puede seleccionar un amortiguador
para controlar la velocidad de retorno del volante de mano y
mejorar el tacto operacional del módulo de dirección 2. Por ejemplo,
se puede montar un amortiguador viscoso en un árbol adyacente al
árbol principal 20 y acoplar de manera cooperante un engranaje en el
árbol principal 20 para controlar la velocidad a la cual se
restablece el árbol principal 20 en la posición centrada. El
amortiguador podría ser también una unidad controlada dinámicamente
que cambiará la velocidad y fuerza de retorno, para girar el
volante en base a una entrada eléctrica procedente del sistema de
control del vehículo.
\newpage
Si se desea, se proporciona un mecanismo para
ajustar la cantidad de precarga o resistencia a la flexión en el
resorte de torsión 64. En la figura 2, se muestra un ajustador 90
del resorte de torsión dispuesto en proximidad al conjunto de
engranaje de solicitación 60. El ajustador 90 del resorte comprende
una ménsula 91 y un tornillo de sujeción 92 dispuesto dentro de la
ménsula. El tornillo de sujeción 92 está configurado para ajustar el
grado de flexión angular inicial en el resorte de torsión 64
mediante el ajuste de la orientación del engranaje estacionario 67
y segundo extremo del resorte de torsión 64. Más concretamente, el
tornillo de sujeción 92 tiene una pluralidad de hilos de rosca que
están configurados para acoplarse rotativamente con el engranaje
estacionario 67. El tornillo de sujeción 92 se acopla con el
engranaje estacionario 67 en un ángulo perpendicular con respecto
al eje 62 del engranaje de solicitación. La cabeza del tornillo de
sujeción 92 comprende un adaptador hexagonal 94 y puede funcionar
para girar el tornillo de sujeción 92 dentro de la ménsula 91. La
rosca del tornillo de sujeción 92 se acopla de manera cooperante
con los dientes del engranaje estacionario 67 con el fin de
impartir una fuerza de rotación sobre el engranaje estacionario 67
cuando gira el tornillo de sujeción 92. El engranaje estacionario
67 está configurado para girar a través de un pequeño ángulo de
rotación en respuesta al ajuste rotacional del adaptador hexagonal.
De este modo, el ajuste rotacional del engranaje estacionario 67
altera la posición del segundo extremo del resorte 64 con respecto
al primer extremo, lo cual cambia la carga de flexión y fuerza de
solicitación disponibles en el resorte 64. El adaptador hexagonal 94
y el tornillo de sujeción 92 pueden ser girados a derechas o
izquierdas empleando una llave de alen u otro útil adecuado para
aumentar o disminuir la resistencia a la flexión y fuerza de
solicitación en el resorte 64.
Se describirá ahora el funcionamiento del
módulo de dirección 2 de la rueda delantera situada debajo del
morro. El volante de mano 4 se mantiene inicialmente en la posición
centrada mediante el resorte de torsión 64, como ya se ha indicado
anteriormente. Es decir, el resorte de torsión 64 imparte par a
través del mecanismo de centrado 6 que ejerce una carga sobre el
pasador impulsor superior 47 y una carga igual y opuesta sobre el
pasador impulsor inferior 57. Las cargas opuestas sobre los
pasadores impulsores 47, 57 mantienen el árbol principal 20 en la
posición cero y producen una resistencia moderada al desplazamiento
rotacional respecto de la posición cero. Para vencer la resistencia
producida por el resorte de torsión 64, se aplica al volante de mano
4 una fuerza de dirección mínima o "fuerza de inicio" para
dirigir el volante de mano 4 fuera de la posición centrada. Para
girar a la derecha la rueda del morro, la fuerza de inicio se aplica
al volante de mano 4 en dirección a derechas. Para girar a la
izquierda la rueda del morro, la fuerza de inicio se aplica al
volante de mano 4 en dirección a izquierdas.
Para los fines de esta descripción, la operación
descrita comenzará con un giro a la derecha de la rueda del morro.
El volante de mano 4 es girado a derechas desde la posición centrada
por aplicación de una fuerza de inicio a derechas. Se produce par
en la columna 36 del volante de mano el cual se transfiere a la
sección de diámetro agrandado 28 del árbol principal 20 a través de
la conexión de pasador 39. El par es transferido adicionalmente a
la sección de diámetro reducido 30 del árbol principal 20 y al
pasador impulsor superior 47. A medida que el árbol principal 20
gira en dirección a derechas, el RVDT lee el cambio de la posición
angular del árbol principal 20 y envía una señal eléctrica al
sistema de navegación del avión para girar la rueda del morro a la
correspondiente posición a la derecha.
A medida que el árbol principal 20 gira a
derechas, el pasador impulsor superior 47 entra en contacto con el
extremo del canal radial 46 y acciona el cilindro 44 y engranaje
impulsor superior 42 a derechas. A medida que el engranaje impulsor
superior 42 gira a derechas, el acoplamiento entre el engranaje
impulsor superior 42 y el engranaje de solicitación 66 hace que el
engranaje de solicitación 66 gire en dirección a izquierdas, como se
ilustra en la figura 4. El primer extremo 82 del resorte de torsión
64 gira a izquierdas con el engranaje de solicitación 66 y flexiona
a través de un ángulo de rotación a izquierdas con respecto al
segundo extremo 84 del resorte 64, el cual permanece estacionario.
A medida que el primer extremo 82 flexiona con respecto al segundo
extremo 84, el resorte 64 se enrolla sobre el conjunto de engranaje
de solicitación 60.
A medida que el engranaje de solicitación 66
gira a izquierdas, el acoplamiento entre el engranaje de
solicitación y el segundo engranaje loco 74 hace que el segundo
engranaje loco 74 gire a derechas. El par sobre el segundo engranaje
loco 74 es transferido al primer engranaje loco, haciendo que el
primer engranaje loco 72 gire a derechas. La rotación a derechas
del primer engranaje loco 72 gira a su vez al engranaje impulsor
inferior 52. Al mismo tiempo, el pasador impulsor inferior 57 gira
a derechas dentro del canal radial 56 del engranaje inferior. La
rotación a derechas del volante de mano 4 continúa en respuesta a
una fuerza de dirección a derechas hasta que el pasador de tope 22
sobre el árbol principal 20 se acopla con uno de los tornillos de
sujeción 18 de la abertura 14 de la base del alojamiento. En este
momento, el volante de mano está dispuesto en la posición extrema a
derechas y la rotación adicional a derechas del volante de mano se
evita por el acoplamiento entre el pasador de tope 22 y el tornillo
de sujeción 18. El canal 56 es suficientemente largo para que el
pasador impulsor inferior 57 se mueva libremente a través del canal
durante la rotación a derechas del árbol principal 20 y no entra en
contacto con el extremo del canal a medida que el volante de mano 4
es girado hacia la posición extrema a derechas.
Para dirigir la rueda del morro de nuevo hacia
la posición centrada, se cesa la rotación a derechas del volante de
mano y se puede aplicar un par a izquierdas al volante de mano 4. A
medida que se invierte la dirección del par aplicado, los
engranajes cooperantes del mecanismo de centrado 6 permanecen
acoplados positivamente bajo la carga del resorte de torsión 64,
sin movimiento perdido o resbalamiento de los engranajes. Las
direcciones de rotación de los diversos engranajes se invierten al
mismo tiempo. El par a izquierdas sobre el volante de mano 4
produce una rotación a izquierdas del árbol principal 20. El RVDT
lee el cambio de posición angular del árbol principal y envía una
señal eléctrica al sistema de navegación del avión para girar la
rueda del morro a la correspondiente posición a la izquierda. A
medida que el volante de mano 4 es girado de nuevo hacia la
posición centrada, el par aplicado al volante de mano 4 es ayudado
por la solicitación del resorte de torsión 64.
Una vez que el volante de mano 4 alcanza la
posición centrada, el par adicional a izquierdas sobre el volante
de mano 4 hace girar la rueda del morro a la izquierda de la
posición centrada, dirigiendo el avión en un modelo de giro a la
izquierda. En este momento, el par aplicado al volante de mano 4
trabaja contra la solicitación del resorte de torsión 64, como en
el bosquejo en donde el volante de mano 4 es girado a la derecha
desde la posición centrada. Por tanto, debe aplicarse una fuerza de
inicio a izquierdas al volante de mano 4 para girar la rueda del
morro a la izquierda respecto de la posición centrada. El par a
izquierdas sobre el volante de mano 4 es transferido a la sección
de diámetro agrandado 28 del árbol principal 20 a través de la
conexión de pasador 39. El par es transferido adicionalmente a la
sección de menor diámetro 30 del árbol principal 20 y al pasador
impulsor inferior 57. A medida que el árbol principal 20 gira en
dirección a izquierdas, el RVDT lee el cambio de posición angular
del árbol principal 20 y envía una señal eléctrica al sistema de
navegación del avión para girar la rueda del morro a la
correspondiente posición a la izquierda.
La rotación del árbol principal 20 a izquierdas
acciona al pasador impulsor inferior 57 contra el extremo de la
ranura radial 56, girando con ello el cubo 54 y el engranaje
impulsor inferior 52 a izquierdas. A medida que el engranaje
impulsor inferior 52 gira a izquierdas, el acoplamiento entre el
engranaje impulsor inferior 52 y el primer engranaje loco 72 hace
que el primer engranaje loco 72 gire en dirección a derechas, como
se ilustra en la figura 5. El par a derechas en el primer engranaje
loco 72 es transferido al segundo engranaje loco 74, girando con
ello a izquierdas el engranaje de solicitación 66. Como en el
bosquejo de giro a la derecha, la rotación a izquierdas del
engranaje de solicitación 66 hace que se retuerza el resorte de
torsión 64.
A medida que el engranaje de solicitación 66
gira a izquierdas, el acoplamiento directo entre el engranaje de
solicitación y el engranaje impulsor superior 42 hace que el
engranaje impulsor superior 42 gire a derechas. Al mismo tiempo, el
pasador impulsor superior 47 gira a izquierdas dentro de la ranura
radial 46 del engranaje superior, en respuesta al par a izquierdas
sobre el árbol principal 20. La rotación a izquierdas del volante de
mano 4 continúa hasta que el pasador de tope 72 del árbol principal
20 se acopla con un tornillo de sujeción 18 en la abertura 14 de la
base del alojamiento. En este momento, el volante de mano está
dispuesto en la posición extrema a izquierdas y, además, se evita
la rotación a izquierdas por el acoplamiento entre el pasador de
tope 22 y uno de los tornillos de sujeción 18. La ranura 46 es
suficientemente larga para que, a medida que el volante de mano 4
es girado hacia la posición extrema a izquierdas, el pasador
impulsor superior 47 se mueve libremente a través del canal durante
la rotación a izquierdas del árbol principal 20 y el pasador
impulsor superior 47 no entra en contacto con el extremo del
canal.
La liberación de la fuerza de dirección del
volante de mano 4 retorna el árbol principal 20 a la posición
centrada, en cuyo momento el avión se dirige desde un modelo de
giro a la izquierda a una línea recta. Más concretamente, cuando se
libera la fuerza de dirección del volante de mano 4, la fuerza de
solicitación del resorte de torsión 64 ya no puede ser
contrarrestada y se libera el resorte de torsión 64 para
desenrollarse y liberar la energía almacenada hacia el engranaje de
solicitación 66. A medida que se desenrolla el resorte 64, la
energía almacenada en el resorte 64 flexiona al primer extremo 82
del resorte a través de un ángulo a derechas y hace que el engranaje
de solicitación 66 gire a derechas. La rotación a derechas del
engranaje de solicitación 66 imparte una rotación a izquierdas
sobre el primer engranaje impulsor 42 y el segundo engranaje loco
74. La rotación a izquierdas del segundo engranaje loco 74 imparte,
a su vez, un par a izquierdas y también la rotación sobre el primer
engranaje loco 72.
Al facilitar un modelo de giro a izquierda, el
árbol principal 20 queda dispuesto en la dirección a izquierdas con
el pasador impulsor inferior 57 acoplándose con un extremo de la
ranura radial 56. La rotación a izquierdas del primer engranaje
loco 72 gira el engranaje impulsor inferior 52 y el cubo 54 a
derechas. Como resultado, el extremo de la ranura radial 56 se
acopla con el pasador impulsor inferior 57 y gira a derechas el
pasador impulsor inferior 57. La rotación a derechas del pasador
impulsor inferior 57 gira el árbol principal 20 y pasador impulsor
superior 47 en dirección a derechas. Al mismo tiempo, el engranaje
impulsor superior 42 gira a izquierdas en respuesta a la rotación
del engranaje de solicitación 66. El pasador impulsor superior 47
se reúne con un extremo de la ranura radial superior 46, deteniendo
la rotación adicional del árbol principal 20. En este momento, el
árbol principal 20 queda dispuesto en la posición centrada y
retenido en equilibrio por las fuerzas opuestas impuestas sobre los
pasadores impulsores superior e inferior 47, 57. La orientación
angular del árbol principal 20 es leída por el RVDT 80 y se envía
una señal al sistema de navegación del avión para girar en
consecuencia la rueda del morro. Más concretamente, la posición
centrada del árbol principal 20 proporciona una lectura de centrado
en el RVDT y el RVDT envía una señal al sistema de navegación para
girar la rueda del morro en una orientación en línea recta.
Los términos y expresiones que han sido
utilizados se emplean como términos de descripción y no de
limitación. No existe intención en el uso de tales términos y
expresiones de excluir cualesquiera equivalentes de las
características mostradas y descritas o porciones de las mismas.
Por tanto, ha de reconocerse que son posibles varias modificaciones
dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, las referencias a
orientaciones a derechas e izquierdas en la descripción anterior y
dibujos adjuntos están destinadas a ilustrar una modalidad de la
presente invención y no debe considerarse que representan solo la
configuración que ha sido contemplada en la presente invención. La
sustitución de las referencias a derechas por referencias a
izquierdas en la descripción anterior y dibujos, y viceversa, puede
efectuarse sin cambiar por ello la invención. En consecuencia, la
invención incorpora variaciones que caen dentro del alcance de las
siguientes reivindicaciones.
Claims (10)
1. Aparato para dirigir la rueda delantera que
se encuentra debajo del morro de un avión o similar, mientras el
avión está en tierra, comprendiendo dicho aparato:
un árbol principal (20) que puede girar en
respuesta a un par aplicado por un operario, pudiendo girar dicho
árbol para controlar la orientación de dicha rueda delantera y
pudiendo funcionar en una posición centrada para dirigir dicha rueda
delantera en una línea recta;
caracterizado porque comprende:
un primer engranaje impulsor (42) y un segundo
engranaje impulsor (52) que se acoplan de manera deslizante con el
árbol principal (20);
un conjunto de engranaje loco (70) dispuesto en
acoplamiento rotativo con el segundo engranaje impulsor (52); y
un mecanismo de centrado (6) que puede funcionar
para solicitar el árbol principal (20) hacia la posición centrada y
restablecer el árbol principal (20) en la posición centrada cuando
el operario libera el par del árbol principal (20).
2. Aparato según la reivindicación 1, en donde
el conjunto de engranaje loco (70) comprende:
un árbol loco (71) generalmente paralelo al
árbol principal (20);
un primer engranaje loco (72) dispuesto
circunferencialmente en el árbol loco (71) y alineado en
acoplamiento rotativo con el segundo engranaje impulsor (52); y
un segundo engranaje loco (74) dispuesto
circunferencialmente en el árbol loco (71) y alineado en
acoplamiento rotativo con el mecanismo de centrado (6),
estando fijos entre sí dicho primer engranaje
loco (72) y dicho segundo engranaje loco (74) con el fin de girar
al unísono y trasladar fuerzas rotacionales hacia y desde el
mecanismo de centrado (6) y segundo engranaje impulsor (52).
3. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende un transductor sensible a la posición (80) conectado al
árbol principal (20) y que puede funcionar para medir el
desplazamiento rotacional del árbol principal (20).
4. Aparato según la reivindicación 3, en donde
el conjunto de engranaje loco (70) comprende:
un árbol loco (71) generalmente paralelo al
árbol principal (20);
un primer engranaje loco (72) dispuesto
circunferencialmente en el árbol loco (71) y alineado en
acoplamiento rotacional con el segundo engranaje impulsor (52);
y
un segundo engranaje loco (74) dispuesto
circunferencialmente en el árbol loco (71) y alineado en
acoplamiento rotacional con el mecanismo de centrado (6),
estando dicho primer engranaje loco (72) y dicho
segundo engranaje loco (74) fijados en el árbol loco (71) con el
fin de girar al unísono con el árbol loco (71) y trasladar fuerzas
rotacionales hacia y desde el mecanismo de centrado (6) y segundo
engranaje impulsor (52).
5. Aparato según la reivindicación 2 o 4, en
donde el mecanismo de centrado (6) comprende:
un árbol de centrado (62) generalmente paralelo
al árbol principal (20);
un engranaje de centrado (66) dispuesto
circunferencialmente en el árbol de centrado (62) y alineado en
acoplamiento rotacional con el primer engranaje impulsor (42) y
segundo engranaje impulsor (74), con el fin de girar en respuesta a
la rotación bien del primer engranaje impulsor (42) o bien del
segundo engranaje impulsor (52); y
un elemento de solicitación (64) que se acopla
con el engranaje de centrado (66) y configurado para transferir par
al primer engranaje impulsor (42) y segundo engranaje impulsor (74)
para solicitar al árbol principal (20) hacia la posición centrada y
restablecer el árbol principal (20) en la posición centrada cuando
el operario libera par del árbol principal (20).
6. Aparato según la reivindicación 5, en donde
el elemento de solicitación (64) comprende un resorte de torsión
resiliente (64) dispuesto circunferencialmente en el árbol de
centrado (62) y configurado para retorcerse a un estado cargado
cuando se aplica una fuerza de dirección al árbol principal (20) y
configurado para desenrollarse a un estado relativamente carente de
carga cuando el operario libera par del árbol principal (20),
impartiendo dicho resorte de torsión (64) una fuerza de
restablecimiento sobre el árbol principal (20) a medida que se
desenrolla el resorte para restablecer el árbol principal (20) en la
posición centrada.
7. Aparato según la reivindicación 3, en donde
el transductor sensible a la posición (80) es un transformador
diferencial de rotación variable.
8. Método para construir un mecanismo de
centrado (6) usado en un módulo de dirección de un avión o similar,
comprendiendo dicho método las etapas de:
unir un volante de dirección (4) en un extremo
de un árbol de dirección (20) orientado en una posición
centrada;
caracterizado porque comprende:
montar un primer engranaje impulsor (42) en
acoplamiento rotativo con el árbol de dirección (20), de manera que
la rotación del primer engranaje impulsor (42) en una primera
dirección de rotación hace girar el árbol de dirección (20) en la
primera dirección de rotación;
montar un segundo engranaje impulsor (52) en
acoplamiento rotativo con el árbol de dirección (20) en la posición
centrada, de manera que la rotación del segundo engranaje impulsor
(52) en una segunda dirección de rotación hace girar el árbol de
dirección (20) en la segunda dirección de rotación, siendo dicha
segunda dirección de rotación opuesta a la primera dirección de
rotación;
aplicar un par en el primer engranaje impulsor
(42) desde un elemento de solicitación (64) para solicitar el
primer engranaje impulsor (42) en la segunda dirección de rotación
y, simultáneamente, aplicar un par igual y opuesto en el segundo
engranaje impulsor (52) para solicitar el segundo engranaje impulsor
(52) en la primera dirección de rotación.
9. Método según la reivindicación 8, que
comprende las etapas de:
montar un grupo de engranajes cooperantes en
acoplamiento rotativo con el primer engranaje impulsor (42) y
segundo engranaje impulsor (52), de manera que la rotación de uno
de los engranajes puede funcionar para girar todos los engranajes;
y
aplicar una fuerza de solicitación al grupo de
engranajes para solicitar y mantener el primer engranaje impulsor
(42), el segundo engranaje impulsor (52) y el árbol de dirección
(20) hacia la posición centrada.
10. Un método para centrar un árbol de dirección
(20) y retener el árbol de dirección (20) en una posición centrada,
que comprende las etapas de:
unir un primer contacto (42) y un segundo
contacto (52) con un árbol de dirección (20) orientado en una
posición centrada, de manera que el primero y segundo contactos (42
y 52) giran al unísono con el árbol de dirección (20);
montar un elemento de solicitación (64) en
acoplamiento cooperante con el árbol de dirección (20), estando
configurado dicho elemento de solicitación (64) para aplicar un par
a derechas al primer contacto (42) suficiente para girar el árbol
de dirección (20) a derechas y hacia la posición centrada;
montar un elemento inversor (70) en acoplamiento
cooperante con el árbol de dirección (20) y elemento de solicitación
(64), estando configurado dicho elemento inversor (70) para recibir
par a derechas desde el elemento de solicitación (64) y transferir
par a izquierdas al segundo contacto (52) suficiente para girar el
árbol de dirección (20) a izquierdas respecto de la posición
centrada; y
montar un collarín sobre el primer contacto (42)
y segundo contacto (52) para limitar la rotación del primer
contacto (42) y segundo contacto (52) más allá de la posición
centrada en respuesta al elemento de solicitación (64), de manera
que el árbol de dirección (20) queda retenido en la posición
centrada.
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