ES2608921B2 - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves - Google Patents

Abstract

Sistema de desconexión de ejes de aeronaves, que comprende un embrague de dientes para el acoplamiento de un casquillo de acoplamiento (3), unido a un primer eje (1), y un segundo eje (2) que comprende un cilindro hidráulico (11) que aloja un pistón (5) con una primera cámara que aloja un resorte (10) y una segunda cámara que actúa como cámara hidráulica (9), y un sistema hidráulico que comprende una bomba hidráulica (14), una electroválvula (13), para activar el flujo de fluido desde la cámara hidráulica (9), una válvula antirretorno (12) y un conducto (16) que conecta con la cámara hidráulica (9), de forma que al activarse la electroválvula (13), el fluido pasa al depósito (8), provocando el desacoplamiento de los ejes (1, 2) y, al activarse la bomba (14), el fluido pasa a la cámara hidráulica (9), provocando el acoplamiento de los ejes (1, 2).

Description

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SISTEMA DE DESCONEXION DE EJES DE AERONAVES

DESCRIPCION

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invention se refiere a un mecanismo que tiene como finalidad interrumpir la transmision mecanica o llevar a cabo la desconexion, en una aeronave, entre dos ejes alineados, en el momento que se requiera, donde uno de los ejes, que se encuentra trabajando con un determinado par y velocidad, transmite el movimiento al otro eje.

Encuentra especial aplicacion en el ambito de la industria relacionada con acoplamientos para la transmision de movimientos de rotation en sistemas aeronauticos.

PROBLEMA TECNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Para el hecho de la conexion entre ejes, existen en el actual estado de la tecnica numerosos dispositivos, tales como acoplamientos rigidos y flexibles; y embragues mecanicos, magneticos e hidraulicos.

Sin embargo, mecanismos que permitan la desconexion durante el funcionamiento de los ejes, se reducen generalmente a embragues de dientes (diente cuadrado, en espiral, multidiente, limitadores de par), embragues de friction, embragues magneticos y sincronizadores.

Ademas de todos los mecanismos mencionados, existen en la actualidad sistemas mas complejos disenados espedficamente para la desconexion de ambos ejes, y que no se pueden categorizar entre los anteriores al incluir varios tipos de mecanismos o combinaciones de estos que, ademas de la propia desconexion, incluyen funciones como la reconexion o la retention de seguridad, entre otras.

La presente invencion esta enfocada en el campo de la aeronautica. En estas aplicaciones, se exigen una serie de requisitos muy particulares Hay que tener en cuenta que, en aplicaciones aeronauticas, la velocidad de los ejes llega a ser superior a las 30.000 RPM, con una necesidad de transmision de par de varios centenares de Nm. con lo que la utilidad

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de los mecanismos descritos anteriormente se reduce en gran medida debido a lo siguientes factores:

- La velocidad tangencial que adquiere cualquier pieza que rote a esas velocidades.

- La fuerza axial necesaria para la desconexion debida a la elevada fuerza de rozamiento generada por la transmision de par entre ambos ejes.

- El reducido peso y tamano que deben tener este tipo de sistemas para dichas aplicaciones.

- Potencia del actuador muy limitada.

- Reducido tamano y peso requerido para los actuadores.

- Las necesidades de una vida de funcionamiento minima.

- La necesidad de compatibilidad con el entorno, evitando contamination de cualquier tipo.

Adicionalmente, los requisitos en cuanto a seguridad, fiabilidad y robustez son muy estrictos. Esto es especialmente de consideration si se tienen en cuenta mecanismos, como en el caso del embrague, relacionados con componentes criticos, como son el motor y el generador, donde un fallo podria resultar catastrofico.

En el estado de la tecnica existen numerosos documentos que hacen referencia a este tipo de sistemas de desconexion relacionados con el sector de la aeronautica.

El documento US20060081433 describe un acoplamiento entre un arbol motriz y un arbol conducido que se encuentran alineados. El acoplamiento se realiza mediante un mecanismo de engranaje que comprende dientes en cada uno de los dos arboles. La invention esta enfocada en la posibilidad de desembragar los dos arboles sin necesidad de detenerlos. Para ello, el acoplamiento dispone de medios de desembrague que comprenden un primer canal, con la forma de una portion de nucleo alrededor del eje y solidario a un elemento motriz del mecanismo de engranaje, un segundo canal de forma helicoidal alrededor del eje y solidario al eje motriz, y un elemento rodante destinado a rodar entre el primer y el segundo canal.

El documento US2008/0115608 describe un sistema de desconexion mecanica a altas velocidades. El sistema es re-ajustable e incluye una brida fija y una brida de retraction, cada uno incluye una pluralidad de dientes en rampa que se acoplan juntos. La inclination

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de la rampa de cada diente puede permitir que la energia sea transmitida desde el motor al generador a velocidades requeridas y puede ayudar al desacoplamiento de la brida de retraccion de la brida fija. La desconexion mecanica puede ser activada en el caso de un fallo del generador y se puede volver a ajustar y volver a utilizarse una vez que se elimina la causa de activacion. Un conjunto de accionamiento proporciona una fuerza externa en direction axial para iniciar la separation y re-acoplamiento de la brida de retraccion a la brida fija. El sistema permite la transmision de energia en las dos direcciones.

El documento US4042088 describe un dispositivo de desconexion a bajas velocidades para mecanismos de accionamiento de velocidad constante. La desconexion de baja velocidad se efectua mediante un engranaje de tornillo sin fin, con un embolo-acoplado, que mueve axialmente el elemento accionado a traves de un diferencial de resorte a una position de desconectado y luego un trinquete unidireccional se acopla para evitar que el elemento accionado desconectado vuelva a acoplarse de forma parcial o total con el elemento de entrada.

El documento US2004/0055850 describe un mecanismo de desconexion compuesto de un arbol motriz y un arbol conducido, ambos arboles unidos por un embrague que incorpora un mecanismo dentado. Para llevar a cabo la desconexion, se envia una senal electrica que, mediante un solenoide, activa una valvula para transmitir fluido a alta presion en un cilindro que mueve un piston y producir, asi, la desconexion. En el movimiento de retirada, el extremo de un saliente se introduce en un receso ubicado en la superficie del arbol motriz, haciendo que el desacople de los arboles sea continuo incluso si se retira el fluido de alta presion y el piston vuelve a su posicion inicial.

Sin embargo, tras la revision detallada de los mecanismos mencionados, asi como de otros existentes en el estado de la tecnica, todos ellos presentan una serie de inconvenientes y limitaciones que impiden su aplicacion en determinadas situaciones, segun se indica a continuation:

- En el desacoplamiento y acoplamiento de dos ejes mediante embragues de friction, existe un material desgastado que se deposita en el sistema. Si las cargas a transmitir son elevadas, como es el caso, estos embragues son bastantes voluminosos. Asi mismo, son dificiles de mantener equilibrados a altas velocidades. Debido a la alta velocidad

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tangencial, el diametro debe ser muy pequeno o el material no aguantaria la fuerza de friccion durante el contacto.

- Muchos sistemas incorporan piezas mecanicas con zonas que no estan en contacto pero que entran en contacto cuando se activa el sistema de desconexion. Estas zonas son susceptibles de sufrir corrosion o incrustaciones que puedan derivar en gripado, haciendo que el sistema no funcione correctamente o que provoque danos mayores.

- Muchos de los sistemas no son reseteables, es decir, una vez que se produce la desconexion, es necesario sustituir o reparar alguna pieza destinada a romperse para que el mecanismo se pueda volver a utilizar. Es el caso de las reducciones de seccion de un eje para evitar una sobrecarga. Este procedimiento puede generar trozos metalicos que se introduzcan en el sistema y deban ser eliminados antes de volver a ser utilizados.

- En los sistemas que son reseteables se necesita una operation de mantenimiento dedicada, lo que conlleva que, despues de una activation en vuelo, debe haber una operacion de mantenimiento en tierra que requiere abrir la gondola del motor y mover el sistema a su position de conexion y aplicar el sistema de precarga de muelles, lo que requiere una dedication no prevista que puede incurrir en retrasos de vuelos posteriores.

- En sistemas de velocidad variable es muy dificil disenar una section destinada a romperse por sobrecarga, debido a la variedad de velocidades que se pueden alcanzar.

- El uso de fusibles eutecticos puede dispersar el material fundido por el sistema y causar un problema mayor. Una vez mas, el cambio de dicho fusible supone un procedimiento de gran coste economico y tiempo y no tienen posibilidad de mantenimiento.

- En los sistemas conectados mediante muelle, el sistema de desconexion es el encargado de vencer la fuerza del muelle. En caso de no finalizar la desconexion o de que falle la fuerza efectuada, el mecanismo podria reconectarse automaticamente causando danos fatales.

- Algunos de los mecanismos existentes en el estado de la tecnica son susceptibles de provocar desconexiones no comandadas, es decir, desconectarse involuntariamente, provocando la inutilizacion del equipo conectado sin que exista una averia que lo justifique.

- Otro inconveniente suele ser el diseno para operar a una velocidad minima o maxima, sin abarcar todo el rango de velocidades alcanzables por la maquina.

- Por ultimo, otros disenos tienen problemas de reconexion involuntaria una vez que ha finalizado la desconexion por no disponer de ningun sistema retenedor. Esto supone un riesgo para la maquinaria conectada al eje transmisor, pues puede provocar la destruction de la misma.

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La presente invention viene a solucionar estos problemas, que no estan resueltos en el presente estado de la tecnica.

En especial, la presente invencion incorpora, como una de las caracteristicas principales, el ser reseteable, con la particularidad de poder realizarse incluso manualmente y con una dedication mmima. De hecho, ni siquiera se tendria que abrir la gondola del motor si la bomba que incorpora el sistema se ubica fuera de ella y se conecta hidraulicamente al cilindro hidraulico mediante una tuberia. Si ademas la bomba es electrica, el reseteo puede realizarse incluso de forma remota desde, por ejemplo, la cabina de mando del avion. Esta facilidad de mantenimiento permite que pueda realizarse un chequeo del sistema antes de cada vuelo o programarlo cada cierto numero de horas de vuelo sin que afecte a la operatividad del avion ni pueda crear retrasos en vuelos posteriores.

En los sistemas existentes en el actual estado de la tecnica, este tipo de chequeos no son operativos, puesto que deben estar programados para poder llevarse a cabo. Esto implica una enorme desventaja en la operatividad del sistema de desconexion puesto que, al ser el sistema de desconexion utilizado en muy raras ocasiones, un fallo puede permanecer oculto hasta la solicitud de activation de este, produciendo una desconexion no deseada o un fallo en la desconexion a la hora de ser necesaria, provocando danos al motor del avion.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un sistema de desconexion de ejes de aeronaves, donde un primer eje se encuentra alineado y mecanicamente unido a un segundo eje mediante rodamientos que aportan a los dos ejes capacidad para girar libremente cuando se encuentran mecanicamente desconectados. El sistema comprende un embrague de dientes configurado mediante dos coronas dentadas, destinadas a acoplarse complementariamente. Una de las coronas se encuentra ubicada en un extremo de un casquillo de acoplamiento y la otra corona se encuentra ubicada en un extremo del segundo eje. El casquillo de acoplamiento es coaxial al primer al primer eje y se encuentra unido a el con capacidad de movimiento relativo axial, aunque no radial, de forma que la rotation se pueda transmitir entre el primer eje y el segundo eje a traves del casquillo de acoplamiento cuando las coronas dentadas estan acopladas. Para poder llevar a cabo esta limitation de movimientos, las superficies de contacto del primer eje y del casquillo de acoplamiento pueden

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configurarse mediante salientes longitudinales complementarios acoplados, a modo de ruedas dentadas engranadas una dentro de la otra.

El sistema de desconexion esta formado, principalmente, por un cilindro hidraulico y un sistema hidraulico de alimentacion.

El cilindro hidraulico aloja un piston en su interior que divide al cilindro en dos camaras. La primera camara aloja un resorte y la segunda camara actua como camara hidraulica. El piston esta fijado al casquillo de acoplamiento mediante cojinetes.

El sistema hidraulico comprende una bomba hidraulica, una electrovalvula y una valvula antirretorno. Se conecta con la camara hidraulica del cilindro hidraulico mediante un conducto.

La bomba hidraulica tiene la funcion de imprimir presion al sistema hidraulico y puede ser manual o electrica. En caso de tratarse de una bomba electrica, puede ser activada de forma manual o estar programada para que entre en funcionamiento en momentos determinados.

Mediante la electrovalvula se activa el flujo de fluido desde la camara hidraulica del cilindro a un deposito a traves del conducto. La electrovalvula, al igual que la bomba hidraulica, puede activarse de forma manual o tener programada su entrada en funcionamiento. Como metodo particular de seguridad en cuanto a funcionamiento, el sistema puede incorporar la electrovalvula duplicada, de forma que, en caso de fallo de una de ellas, el sistema funcione adecuadamente.

La valvula antirretorno comunica hidraulicamente el deposito con la camara de la bomba, permitiendo la direccion del flujo en un unico sentido.

Como metodo de seguridad, el sistema tambien puede incorporar un sistema de monitorizacion mediante el que se permita detectar la situacion de los componentes del sistema y asi poder detectar si existe algun fallo de funcionamiento o algun componente se encuentra indebidamente posicionado.

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Al emitirse una orden de desconexion, se activa la electrovalvula para permitir el fluido de la camara hidraulica hacia el deposito. La perdida de presion en el cilindro provoca que el resorte desplace al piston y, con el, al casquillo de acoplamiento, provocando el desacoplamiento de los ejes.

Para resetear el sistema, es decir, para volver a conectar los ejes y devolverlos a su situation inicial, se activa la bomba. Debido a la depresion existente en la camara de la bomba, el fluido, ubicado en el deposito, pasa a ella a traves de la valvula antirretorno, desde donde es bombeada hacia la camara hidraulica del cilindro, donde se crea una presion que produce una fuerza en el piston capaz de vencer a la fuerza del resorte, lo que provoca el acoplamiento de los ejes.

El sistema de desconexion de la invention tiene la particularidad de ser reversible. Quiere esto decir que el primer eje puede ser un eje motriz o conducido, actuando el sistema de desconexion independientemente del sentido en el que se transmita la energia.

El sistema de desconexion utiliza cojinetes para permitir la rotation entre el casquillo de acoplamiento y el piston. Los cojinetes pueden ser rodamientos cilmdricos o de bolas, y se encuentran separados mediante unos anillos distanciadores, uno interno unido al casquillo de acoplamiento y otro externo, unido al piston.

Este sistema de acoplamiento puede integrarse mas aun en el sistema de desconexion, con el enfoque en el ahorro de peso del conjunto. De esta forma, el anillo interior del rodamiento esta integrado en la pared del casquillo de acoplamiento y el anillo exterior del rodamiento esta integrado en la pared del piston, formando piezas unicas en las que unicamente hay que incluir los elementos moviles del rodamiento.

Por otro lado, los cojinetes tambien pueden ser rodamientos de aire, de forma que se eliminan por completo las piezas que fijan el piston al casquillo de acoplamiento. Sin embargo, en esta configuration, el piston y el casquillo de acoplamiento tienen un diseno diferente, al no estar ya fijos entre ellos.

En este caso, cuando se produce el acoplamiento de los ejes, mediante la presurizacion de la camara hidraulica, el piston se desplaza venciendo la fuerza del resorte, pero no afecta al

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casquillo de acoplamiento, que se desplaza para acoplarse al segundo eje por la accion de un muelle que actua sobre el.

De la misma forma, el desacoplamiento de los ejes se efectua al despresurizarse la camara hidraulica del cilindro. Entonces, el resorte vence la fuerza de esta presion, desplazando al piston que, a traves de un saliente, efectua un empuje sobre una protuberancia ubicada en el casquillo de acoplamiento y, al ser la constante del resorte superior a la del muelle, produce el desplazamiento de los dos elementos conjuntamente.

Otra caracteristica del sistema de desconexion de la invention es que el sistema hidraulico se puede ubicar distante del cilindro hidraulico, pudiendo tener el conducto una longitud variable.

A modo de resumen, las ventajas del sistema de desconexion de la presente invencion frente a los ya conocidos del estado de la tecnica son los siguientes:

- Es reseteable, se puede reconectar sin sustituir ninguna pieza

- Permite la transmision de par en ambas direcciones

- Tiene requerimientos de mantenimiento mmimos

- Permite ensayos periodicos y automatizados

- No sufre desconexiones involuntarias

- Permanece desconectado una vez se ha producido la desconexion, resultando imposible la reconexion accidental , y sin necesidad de un elemento retenedor

- Permite la desconexion a cualquier velocidad, incluso parado

- La desconexion se realiza de manera suave, sin golpes entre piezas o sin entrar en contacto piezas estaticas con otras rotando a altas velocidades

- La desconexion se realiza de manera equilibrada, apoyando el resorte en la totalidad de la circunferencia del piston, evitando descompensacion de fuerzas como en otros dispositivos.

- Tiene unas dimensiones y peso muy reducidos

- No sufre desgastes por friction

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BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Para completar la description de la invention y con objeto de ayudar a una mejor comprension de sus caracteristicas, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization de la misma, se acompana un conjunto de dibujos en donde, con caracter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:

- La figura 1 representa una section transversal del sistema de desconexion de la presente invencion.

- La figura 2 representa los dos ejes seccionados mostrando la configuration del acoplamiento dentado y de los ejes.

- La figura 3 representa una seccion del sistema de desconexion en las posiciones de acoplamiento de los ejes, en la seccion inferior, y de desacoplamiento, en la seccion superior.

- La figura 4 representa una seccion del sistema de desconexion para mostrar los componentes del sistema hidraulico.

- Las figuras 5a y 5b representan un esquema del funcionamiento hidraulico del sistema de desconexion en el procedimiento de acoplamiento y desacoplamiento, respectivamente.

- La figura 6 representa una seccion del sistema de desconexion en una forma de realizacion en la que se utilizan rodamientos de aire.

A continuation se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras:

1. Primer eje.

2. Segundo eje.

3. Casquillo de acoplamiento.

4. Cojinete.

5. Piston.

6. Anillo distanciador interno.

7. Anillo distanciador externo.

8. Deposito.

9. Camara hidraulica.

10. Resorte.

11. Cilindro.

12. Valvula antirretorno.

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13. Electrovalvula.

14. Bomba hidraulica.

15. Camara de la bomba.

16. Conducto.

17. Protuberancia.

18. Saliente.

19. Muelle.

DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

La presente invention se refiere, basicamente, a un cilindro hidraulico con capacidad de desconectar dos ejes (1, 2) rotativos alineados mediante el desplazamiento axial de un casquillo de acoplamiento (3) acoplado a uno de los ejes (1,2).

En una forma de realization preferente, el sistema comunica un primer eje (1), que es el eje del generador de un avion, con un segundo eje (2), que es el eje del motor principal de un avion.

Dentro de esta forma de realizacion, el sistema puede tener dos versiones diferentes. En la primera version, el primer eje (1), conectado al generador, es el eje motriz y el segundo eje (2), conectado al motor, es el eje conducido. Esta forma de realizacion se podria utilizar, especialmente, para situaciones de arranque del motor de un avion en lugar de utilizar el sistema de arranque neumatico habitual. En la segunda version, el segundo eje (2) es el eje motriz y el primer eje (1) es el eje conducido, utilizandose el sistema de transmision de forma inversa. Esta segunda forma de realizacion se utiliza en casos en los que se necesita producir una tension electrica inducida en el estator del generador mediante una rotation del rotor y para ello se utiliza el propio movimiento de rotacion del motor del avion a traves de una caja de cambios.

El sistema de desconexion de la presente invencion funciona en cualquiera de los dos casos mencionados anteriormente, sin necesidad de tener que estar condicionado a que los ejes (1, 2) funcionen de una manera determinada.

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Los requisitos del sistema estan basados principalmente en la complejidad, el peso, la velocidad y par de desconexion del sistema y la fiabilidad.

Los requisitos en cuanto a fiabilidad estan basados en las siguientes caracteristicas:

- Una vez activado, el sistema debe permanecer desacoplado hasta nueva orden.

- Debe prevenir desacoplamientos no intencionados.

- La fuerza de desacoplamiento debe ser suave a cualquier velocidad, evitando excesiva friccion entre partes o colision entre piezas.

- Debe poder desconectarse a cualquier velocidad, incluso parado, asegurando la total desconexion.

- Debe ser compacto y con un numero reducido de componentes.

- Debe ser reseteable, pudiendo llevarse a cabo la reconexion manual o automatica.

- Debe ser robusto para permitir una vida no-limitada o sujeta a periodos de mantenimiento programado cuando el sistema de desconexion no esta activado y los dos ejes estan conectados y girando solidariamente.

- Debe evitar la incorporation de piezas moviles sujetas a altas velocidades y pares.

- Debe evitar la incorporacion de piezas sujetas a degradation por corrosion o con posibilidad de gripado.

Estos requisitos se analizan a continuation.

El numero de piezas del sistema esta directamente relacionado con la complejidad y, por lo tanto, con la fiabilidad, en cuanto que se incrementan las posibilidades de fallo debido a alguna de ellas. Esto implica tambien un mantenimiento mas eficaz y menos costoso.

En cuanto al modo de desconexion, se evitan los mecanicos basados en actuaciones mecanicas y se opta por un sistema actuado mediante electrovalvula.

Para evitar la friccion y desgaste entre piezas, se opta por un sistema actuado hidraulicamente.

La velocidad de desacoplamiento es una de las caracteristicas mas importantes del sistema, en cuanto que reducir el tiempo que el generador esta funcionando problematicamente podria reducir o incluso impedir danos mayores en diferentes componentes del avion.

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En cuanto al peso, es fundamental que sea reducido, como todo componente instalado en un avion.

El reseteo, o nueva conexion del sistema, se prefiere mediante medios hidraulicos, debido a su menor complejidad y versatilidad a la hora de ser aplicado.

En cuanto a la fiabilidad, el sistema de desconexion hidraulico es bastante mas fiable que los sistemas mecanicos, donde el desgaste de las piezas y la incorporation de posibles lascas en sistemas que giran a muy altas velocidades lo hacen incompatible.

Basado en estos parametros y considerando la numeration adoptada en las figuras, a continuation se presenta una description detallada del sistema de desconexion de ejes (1, 2) de la invencion, incluyendo un desglose de la estructura, con una descripcion detallada de cada componente e incluyendo la funcion de cada uno de los elementos del sistema completo y las diferentes especificaciones de cada uno de ellos. Tambien se incluye una descripcion del procedimiento operativo.

En la figura 1 pueden verse representados los elementos principales del sistema de desconexion de la invencion.

En esta figura se ha representado un primer eje (1), destinado a funcionar a un par y velocidad determinados, que transmite el movimiento a un segundo eje (2). En el ejemplo de realization preferente mostrado, el extremo libre del primer eje (1) se introduce en el segundo eje (2) para un mayor acoplamiento entre los ejes (1, 2). En este caso, el sistema debe incorporar al menos un rodamiento entre ambos ejes, de forma que los ejes (1, 2) puedan girar libremente una vez se interrumpa el acoplamiento mecanico entre ambos. En la figura se puede ver que el sistema incorpora un rodamiento en el extremo de union del segundo eje (2) al primer eje (1) y un rodamiento de aguja en una zona intermedia de contacto de los ejes (1, 2). En cualquier caso, estos rodamientos no forman parte de la invention y son comunes a cualquier sistema que incorpore ejes en movimiento.

Un casquillo de acoplamiento (3), unido al primer eje (1), es el encargado de realizar el acoplamiento mecanico con el segundo eje (2). Es el embrague del sistema. En el ejemplo

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de realization, la union entre el casquillo de acoplamiento (3) y el primer eje (1) se lleva a cabo mediante una configuration a modo de ruedas dentadas, segun se puede ver en la figura 2, de forma que esta impedido el movimiento de rotation relativo entre ambos pero no el movimiento relativo en direction axial, mediante el que se lleva a cabo la conexion y desconexion de los ejes (1,2).

En esta figura 2 se ha representado un detalle del acoplamiento, donde pueden verse, entre otros componentes, el casquillo de acoplamiento (3), el primer eje (1), al que esta unido mediante la mencionada configuracion dentada, el segundo eje (2) y rodamientos entre ambos ejes (1,2) para el correcto funcionamiento de los ejes (1,2). El tipo de embrague que se ha seleccionado para llevar a cabo el acoplamiento de los ejes (1,2) es el de dientes. De esta forma, el extremo del casquillo de acoplamiento (3), mediante el que se lleva a cabo el acoplamiento, esta configurado en forma de corona dentada, al igual que el extremo libre para contacto del segundo eje (2), que presenta una corona dentada complementaria donde acopla la corona dentada del casquillo de acoplamiento (3).

Para que el acoplamiento sea adecuado y no presente problemas de conexion, los dientes de las coronas estan configurados formando un angulo y con la superficie mas externa en punta, de forma que al aproximarse los dientes de una corona a los dientes de la otra corona para llevar a cabo el acoplamiento, contacten superficies inclinadas y los dientes deslicen unos sobre otros para posicionarse adecuadamente en la situation final de acoplamiento. Si los dientes tuviesen planas las superficies mas exteriores, es decir, perpendiculares al eje de giro, podrian contactar las superficies planas de las dos coronas y producir una interferencia en la que no se llevaria a cabo el acoplamiento. De la misma forma, si las superficies de los dientes, es decir, las superficies salientes, fuesen paralelas a los ejes de las coronas y no estuviesen inclinadas, el acoplamiento entre los dientes deberia hacerse con holgura, de forma que los dientes de una corona entren adecuadamente en los huecos de la corona contraria, lo que produciria golpes en las aceleraciones o desaceleraciones que perjudicarian el acoplamiento.

El angulo de las superficies de los dientes incide directamente en el sistema de desconexion, por lo que es un factor si no critico, al menos importante, en el diseno del sistema de desconexion. Al no ser estas superficies coaxiales con los ejes (1,2), la fuerza de rozamiento entre dos dientes forma un angulo con la direccion de los ejes (1,2). Esto quiere

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decir que esta fuerza de rozamiento tiene una componente que tiende a desacoplar los ejes (1,2), por lo que el angulo de inclination debe tender a ser mmimo.

En la figura 1 puede verse tambien que el casquillo de acoplamiento (3) esta ubicado en el interior de un piston (5), al que esta fijado mediante un par de cojinetes (4). La distancia entre los cojinetes (4) se mantiene fija mediante la incorporation de unos distanciadores. Asi, entre los cojinetes (4) se dispone un anillo distanciador interno (6), fijo al casquillo de acoplamiento (3), y un anillo distanciador externo (7), fijo al piston (5). De esta forma, los cojinetes (4) permiten, por un lado, que el movimiento de rotation del casquillo de acoplamiento (3) no se transmita al piston (5) y, por otro lado, que el movimiento de desplazamiento del piston (5), en direction axial, se transmita al casquillo de acoplamiento (3). De hecho, el movimiento axial del piston (5) es el responsable de los movimientos de acoplamiento y desacoplamiento del primer eje (1), a traves del casquillo de acoplamiento (3), con el segundo eje (2).

En una forma de realization, los cojinetes (4) son rodamientos de bolas.

En otra forma de realizacion, enfocada en el ahorro de peso, los rodamientos de bolas se encuentran encastrados en las partes que unen. De esta forma, el anillo interior del rodamiento de bolas esta encastrado en la superficie exterior del casquillo de acoplamiento (3) y el anillo exterior del rodamiento de bolas esta encastrado en la superficie interior del piston (5). De esta forma, no solo se elimina parte del volumen de los anillos del rodamiento de bolas, o de las paredes en las que va encastrado, sino que tambien se elimina la necesidad de anillos distanciadores (6, 7), al encontrarse el rodamiento ya fijado.

El movimiento del piston (5) se realiza en el interior de un cilindro (11). En uno de los extremos del piston (5) se encuentra un resorte (10) que, preferentemente es del tipo Belleville.

El resorte Belleville es un tipo de resorte con una configuration en forma de arandela que no es plana, sino que tiene una conicidad que le aporta el efecto de muelle. Este tipo de resortes e utiliza para evitar problemas relacionados con vibraciones, expansion termica, relajacion y fluencia de pernos. La configuracion conica les permite soportar elevadas cargas con deformaciones relativamente pequenas en comparacion con los resortes

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helicoidales que, en situaciones de espacio reducido, no pueden aplicarse. Los resortes BelleviNe, ademas, pueden agruparse para modificar la constante elastica. De esta forma, pueden unirse varios resortes Belleville en paralelo, uno a continuation de otro, para aumentar su constante elastica y permitir deformaciones menores a mayores cargas. Tambien pueden agruparse enfrentados, uno a continuacion de otro, pero puestos al reves, para reducir la constante elastica y obtener mayores deformaciones con la misma carga, o pueden realizarse combinaciones mixtas de estas dos formas mencionadas para obtener los valores de constante elastica y deformation deseadas. Adicionalmente, otra propiedad importante del resorte Belleville es que, debido a su configuration de arandela conica, cuando esta comprimido ejerce una fuerza uniformemente repartida por el elemento sobre el que actua, en este caso el piston (5).

En el otro extremo del piston (5) se encuentra una camara hidraulica (9) en la que se introduce un fluido a presion. De esta forma, el movimiento y position del piston (5) en el interior del cilindro (11) vendra determinado por la fuerza predominante ejercida en cada extremo del piston (5), la del resorte (10), en sentido de desacoplamiento de los ejes (1, 2) o la debida a la presion del fluido en la camara hidraulica (9), en sentido de acoplamiento de los ejes (1,2).

El piston (5), para trabajar correctamente en el interior del cilindro (11), incorpora las correspondientes guias y sellantes de union con la pared interna del cilindro (11), de forma que no haya perdidas de fluido.

La figura 3 representa una section del dispositivo de desconexion en las dos posiciones de acoplamiento y desacoplamiento de los ejes (1,2), respectivamente. Se puede ver como, en la seccion inferior, el resorte (10) esta comprimido, debido a la presion del fluido en la camara hidraulica (9) del cilindro (11), en el lado opuesto del piston (5). En la seccion superior, se ha producido una descompresion, con lo que el fluido ha salido de la camara hidraulica (9) y el resorte (10) ha vencido la fuerza debida a la presion del fluido en la camara hidraulica (9), por lo que esta extendido, llevando al piston (5) junto con el casquillo de acoplamiento (3) a separarse del segundo eje (2), aunque permitiendo que los ejes (1, 2) puedan girar libremente.

Para llevar a cabo el movimiento del piston (5), el sistema incorpora un sistema hidraulico,

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fijado al cilindro (11), encargado del flujo de fluido en la camara hidraulica (9), segun se representa en la figura 4. En esta figura 4 puede verse el sistema hidraulico con el deposito (8) conectado a la camara hidraulica (9) mediante un conducto (16) bloqueado por una electrovalvula (13) que se activa mediante un solenoide para desbloquear el conducto (16) y permitir la despresurizacion de la camara hidraulica (9), permitiendo el flujo del fluido hacia el deposito (8).

De esta forma, en el proceso de desconexion, una vez el fluido ha salido completamente de la camara hidraulica (9) hacia el deposito (8) y el resorte (10) se encuentra totalmente extendido, empujando al piston (5) para llevar a cabo la separation del casquillo de acoplamiento (3) del segundo eje (2), las coronas dentadas que realizan el acoplamiento se separan y, entonces, los dos ejes (1, 2) pueden girar libremente el uno respecto del otro. El resorte (10) Belleville mantiene el embrague en esta position, evitando posibles reconexiones involuntarias.

Un segundo conducto une el deposito (8) con la camara de la bomba (15) mediante una valvula antirretorno (12) que impide el flujo de fluido en direction contraria, hacia el deposito (8). La camara de la bomba (15) , al encontrarse a una presion inferior a la del deposito (8), se encuentra completa o parcialmente llena de fluido, , procedente del deposito (8), hasta que se iguale la presion en la camara de la bomba (15) con la del deposito (8).

El deposito (8) almacena el fluido de la camara hidraulica (9) cuando esta despresurizada, es decir, cuando los ejes (1, 2) estan desacoplados, y se vada practicamente por completo al acoplar los ejes (1, 2), mediante la presurizacion de la camara hidraulica (9), que se llena de fluido.

Una vez se ha solucionado el problema que origino la desconexion o, simplemente, se quiere volver a conectar el sistema, se lleva a cabo el reseteo del sistema, para lo que hay que presurizar la camara hidraulica (9). Para ello, se actua sobre la bomba hidraulica (14), de forma que la fuerza ejercida en este movimiento de compresion se transmite al fluido de la camara de la bomba (15), que pasa a la camara hidraulica (9). En el movimiento de descompresion, la camara de la bomba (15) se descomprime, con lo que vuelve a entrar fluido desde el deposito (8), terminando el ciclo, que debera volver a repetirse tantas veces como sea necesario hasta que la camara hidraulica (9) se encuentre presurizada. La presion

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en la camara hidraulica (9) hara que el piston (5) venza la fuerza del resorte (10) y se desplace el casquillo de acoplamiento (3), junto con el primer eje (1) para ir a conectarse con el segundo eje (2) mediante las coronas dentadas, produciendose el acoplamiento. Una vez el acoplamiento se ha producido de forma completa, el primer eje (1) y, por consiguiente, el piston (5), no podra desplazarse mas, lo que provocara un aumento en el esfuerzo requerido en la bomba hidraulica (14) que sera facilmente detectado, indicando que la camara hidraulica ya se encuentra totalmente presurizada. En este momento, el sistema se encuentra con los ejes (1,2) nuevamente acoplados, listo para volver a funcionar.

Las figuras 5a y 5b representan los esquemas de funcionamiento de presurizacion y despresurizacion de la camara hidraulica (9) que conllevan, respectivamente, a la conexion y desconexion de los ejes (1, 2).

En la figura 5a se puede ver como el solenoide de la electrovalvula (13) permite el paso del fluido desde una bomba hidraulica (14) hacia la camara hidraulica (9) para desplazar el piston (5) venciendo la fuerza del resorte (10).

En la figura 5b se representa como el solenoide de la electrovalvula (13) activa la valvula antirretorno (12) para permitir el paso de fluido desde la camara hidraulica (9) hacia el deposito (8) y, asi, permitir que el resorte (10) pueda vencer la fuerza hidraulica para empujar al piston (5).

Adicionalmente, el sistema puede incorporar un sistema de monitorizacion mediante sensores que controlen la posicion de cada uno de los componentes del sistema de desconexion y la presion del sistema hidraulico, pudiendo activar una alarma en caso de haber un mal funcionamiento.

Para evitar que en caso de fallo de la electrovalvula (13) no pueda llevarse a cabo la desconexion de los ejes (1, 2) y se produzcan danos graves en la aeronave, la electrovalvula (13) se puede encontrar duplicada.

La bomba hidraulica (14) de la que se hace referencia puede ser sustituida por una bomba electrica sin mayor complication, con la unica consideration de tener en cuenta las oportunas conexiones y sistemas de seguridad. El aumento de presion indicara cuando la

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bomba electrica debe dejar de actuar. En este caso, la activacion de la bomba hidraulica (14) se puede llevar a cabo manualmente, mediante la activacion de un boton de seguridad en la cabina del avion, o de forma automatica, estando programada o activado por el sistema de control del motor o generador del avion.

El sistema tambien puede activarse en tierra tanto para realizar pruebas de funcionamiento del sistema de desconexion, como para activar la reconexion.

En otra forma de realization, representada en la figura 6, con el objetivo de eliminar los cojinetes (4) entre el piston (5) y el casquillo de acoplamiento (3), los cojinetes (4) son rodamientos de aire. De esta forma se evita el trabajo continuo bajo cargas axiales, que resulta en una mayor resistencia aerodinamica y aumenta la probabilidad de fallo.

Al eliminarse los cojinetes (4), ya no transmiten el movimiento axial del piston (5) al casquillo de acoplamiento (3). Para ello, el casquillo de acoplamiento (3) incorpora una protuberancia

(17) en el extremo opuesto a donde se encuentra la corona dentada y el piston (5) incorpora un saliente (18). Las alturas de la protuberancia (17) y del saliente (18) son tales que el piston (5) y el casquillo de acoplamiento (3) no llegan a contactar radialmente, sino que queda una pequena camara en la que funciona el rodamiento de aire. Axialmente, el saliente

(18) esta ubicado en el piston (5) de forma que, con el sistema en position de acoplamiento, deja espacio para el rodamiento de aire actue entre la protuberancia (17) y el saliente (18). Un muelle (19) fuerza al casquillo de acoplamiento (3) a estar acoplado al segundo eje (2). Debido a que la fuerza del resorte (10) se encarga unicamente de contrarrestar la fuerza ejercida por la presion de la camara hidraulica (9), la fuerza del muelle (19) no tiene por que ser muy elevada en esta posicion, sino unicamente para vencer la fuerza debida al acoplamiento de las coronas dentadas, segun se indico mas arriba. De hecho, el movimiento de desacoplamiento del sistema se sigue produciendo debido a la fuerza del resorte (10), que es muy superior a la del muelle (19). Sin embargo, en el movimiento de acoplamiento, la presion en la camara hidraulica (9) crea una fuerza en el piston (5) encargada de vencer a la fuerza del resorte (10), mientras el muelle (19) se encarga unicamente de empujar al casquillo de acoplamiento (3) para que se acople al segundo eje (2).

Una ultima funcionalidad importante que incorpora la invention es que el sistema hidraulico, responsable de resetear el sistema, puede ubicarse de forma remota, sin necesidad de que

deba estar ubicado en proximidad del cilindro (11) hidraulico. Para ello, basta con prolongar el conducto (16) que comunica la camara hidraulica (9) con el colector de la bomba (14) a la longitud deseada y asi ubicar el sistema hidraulico, formado por la bomba (14), la electrovalvula (13) y el deposito (8), en una zona que permita un mejor acceso para su 5 manipulation por los operarios como, por ejemplo, en un panel dedicado en el fuselaje y fuera de la gondola del motor, donde permanecera el resto del sistema, es decir, el casquillo de acoplamiento (3) y el cilindro (11). Esto tambien permitira tener un acceso para recargar el deposito (8) de fluido en caso de rotura de alguna tuberia o fuga en alguna parte del sistema o activar/desactivar el sistema de desconexion en tierra por el operario de

10 mantenimiento. Ademas, al separar el sistema hidraulico (electrovalvula, bomba, tanque, tomas) del dispositivo de desconexion (embrague, cilindro) permitira que este ultimo se integre mejor entre la caja de cambio del motor y el generador/arrancador, o incluso su integration dentro de la carcasa del generador/arrancador

15 La presente invention no debe verse limitada a la forma de realization aqu descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente description. En consecuencia, el ambito de la invencion queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

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   REIVINDICACIONES

   1. -Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, donde un primer eje (1) se encuentra alineado y mecanicamente unido a un segundo eje (2) mediante rodamientos que aportan a los dos ejes (1, 2) capacidad para girar libremente, que comprende un embrague de dientes configurado mediante una corona dentada en el segundo eje (2) y otra corona dentada, destinada a acoplarse complementariamente con la anterior, en un casquillo de acoplamiento (3) coaxial y unido al primer al primer eje (1), con capacidad de movimiento relativo axial, , estando el sistema de desconexion caracterizado por que comprende:

   - un cilindro hidraulico (11) que comprende un piston (5) en su interior que divide al cilindro (11) en una primera camara que aloja un resorte (10) y una segunda camara que actua como camara hidraulica (9),

   - un sistema hidraulico que comprende un conducto (16) que conecta con la camara hidraulica (9) del cilindro hidraulico (11)

   donde,

   - el casquillo de acoplamiento (3) esta fijado al piston (5) mediante cojinetes (4), y

   - el sistema hidraulico comprende:

   o una electrovalvula (13), mediante la que se activa el flujo de fluido desde la camara hidraulica (9) del cilindro (11) a un deposito (8) mediante el conducto

   (16),

   o una bomba hidraulica (14), mediante la que se imprime presion al sistema hidraulico,

   o una valvula antirretorno que comunica hidraulicamente el deposito (8) con la camara de la bomba (15),

   de forma que

   - al activarse la electrovalvula (13), el fluido de la camara hidraulica (9) pasa al deposito (8) y el resorte (10) desplaza al piston (5) y, con el, al casquillo de acoplamiento (3), provocando el desacoplamiento de los ejes (1,2),

   - al activarse la bomba (14), el fluido del deposito (8) pasa a la camara hidraulica (9) a traves de la camara de la bomba (15), creando la presion una fuerza en el piston (5) que vence a la fuerza del resorte (10), provocando el acoplamiento de los ejes (1,2).
2. 2. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el primer eje (1) es a seleccionar entre un eje motriz y un eje conducido, de forma

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   que el sistema de desconexion actua independientemente del sentido en el que se transmita la energia.
3. 3. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2, caracterizado por que los cojinetes (4) son rodamientos, a seleccionar entre cilmdricos y de bolas, separados mediante un anillo distanciador interno (6) unido al casquillo de acoplamiento (3) y un anillo distanciador externo (7) unido al piston (5).
4. 4. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 3, caracterizado por que el anillo interior del rodamiento esta integrado en la pared del casquillo de acoplamiento (3) y el anillo exterior del rodamiento esta integrado en la pared del piston (5).
5. 5. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2, caracterizado por que los cojinetes (4) son rodamientos de aire, de forma que se eliminan las piezas que fijan el piston (5) al casquillo de acoplamiento (3) efectuandose el acoplamiento de los ejes (1, 2), cuando la camara hidraulica (9) esta presurizada, mediante un muelle (19) que actua sobre el casquillo de acoplamiento (3) y, efectuandose el desacoplamiento de los ejes (1, 2) mediante el empuje de un saliente (18) ubicado en el piston que actua sobre una protuberancia (17) ubicada en el casquillo de acoplamiento (3), siendo la constante del resorte (10) superior a la del muelle (19).
6. 6. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2, 4 o 5, caracterizado por que el sistema hidraulico se ubica distante del cilindro hidraulico (11), de forma que el conducto (16) tiene una longitud variable.
7. 7. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2, caracterizado por que la bomba hidraulica (14) es a seleccionar entre manual y electrica.
8. 8. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 7, caracterizado por que la bomba hidraulica (14) electrica se activa de forma a seleccionar entre manual y programada.
9. 9. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2, caracterizado por que las superficies de contacto del primer eje (1) y del casquillo de acoplamiento (3)

   comprenden salientes longitudinales complementarios para un acople que permite el movimiento relativo axial e impide el movimiento relativo de rotacion.
10. 
    10. -Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun la reivindicacion 2,

    5 caracterizado por que la electrovalvula (13) se activa de forma a seleccionar entre manual y

    programada.
11. 
    11. - Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun cualquiera de las

    reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un sistema de monitorizacion

    10 que permite detectar la situacion de los componentes del sistema.
12. 
    12. -Sistema de desconexion de ejes de aeronaves, segun cualquiera de las

    reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la electrovalvula (13) se encuentra duplicada, de forma que en caso de fallo de una de ellas, el sistema funcione

    15 adecuadamente.