ES2747392T3 - Amortiguador de vibraciones hidráulico para un tren de aterrizaje de avión - Google Patents
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Abstract
Un amortiguador de vibraciones hidráulico que incluye: un cuerpo hueco (10) que tiene una superficie cilíndrica interna y dos paredes extremas (13, 14) que definen un volumen funcional; un pistón (20) que tiene una cabeza de pistón (21) que se acopla de manera obturada con dicha superficie cilíndrica anterior, de manera que define dos cámaras activas hidráulicas (C1, C2) dentro del volumen funcional, teniendo dicho pistón una barra (22) que sobresale de dicha cabeza de pistón que atraviesa de manera obturada una de dichas paredes; medios de carga elástica (16, 17, 18, 19) para cargar elásticamente dicho pistón con relación a dicho cuerpo hacia una posición de reposo, de manera que se permite el movimiento hacia delante y hacia atrás alrededor de dicha posición de reposo bajo la acción de fuerzas externas; un compensador hidráulico (40) que tiene un volumen de fluido interno que es mayor que un volumen de fluido expulsado desde el cuerpo cuando el pistón se mueve hacia delante y hacia atrás; un distribuidor hidráulico (30) dispuesto entre dicho cuerpo y dicho compensador hidráulico y que define un canal de transferencia (31) entre dichas cámaras que está conectado a dicho compensador hidráulico, recibiendo además dicho distribuidor válvulas hidráulicas de tipo cartucho intercambiables (CV1, RV1; CV2, RV2) para medir el fluido que fluye desde dichas cámaras a dicho canal de transferencia, y permitir que el fluido entre libremente en dichas cámaras desde dicho canal de trasferencia; caracterizado por que los medios de carga elástica incluyen también: un émbolo (15) que sobresale de otra de dichas paredes extremas para acoplar de manera obturada una superficie cilíndrica interna de dicho pistón, teniendo dicho pistón un saliente circunferencial (16); un portador de muelle (17) que se desliza de manera obturada alrededor de dicho émbolo, formando dicho saliente circunferencial de dicho émbolo un tope para dicho portador de muelle y dicho pistón (20); primeros medios de muelle (18) que se extienden entre dicho cuerpo de dicho pistón para empujar dicho pistón hacia dicho portador de muelle (17); segundos medios de muelle (19) que se extienden entre dicho cuerpo y dicho portador de muelle para empujar dicho portador de muelle hacia dicho tope; dichos primeros y segundos medios de muelle (18, 19) que están así adaptados para cargar elásticamente dicho pistón (20) hacia dicha posición de reposo en la que dicho portador de muelle (17) se apoya contra dicho tope y dicho pistón se apoya contra dicho portador de muelle.
Description
DESCRIPCIÓN
Amortiguador de vibraciones hidráulico para un tren de aterrizaje de avión
Esta invención se refiere a amortiguadores de vibraciones o "shimiriy", en particular a aquellos amortiguadores de vibraciones utilizados en trenes de aterrizaje para amortiguar las vibraciones del tren de aterrizaje.
Técnica anterior
La vibración o "shimmy" es un fenómeno oscilatorio complejo que afecta a algunos trenes de aterrizaje de avión hasta el punto de que la estabilidad del tren de aterrizaje puede peligrar. Ha sido durante largo tiempo una práctica en la industria aeronáutica equipar a los trenes de aterrizaje con amortiguadores de vibraciones para evitar las vibraciones que se desarrollan de una forma divergente. Tal amortiguador de vibraciones se ilustra en el documento US5224668.
En varios incidentes de aviación, algunos amortiguadores de vibraciones muy conocidos han sido identificados como incapaces de amortiguar el fenómeno de vibración. Se piensa que los amortiguadores de vibraciones sufren al menos una de las siguientes desventajas:
- un coeficiente de amortiguación muy bajo, basado en pequeñas restricciones hidráulicas, debido a que la incorporación de restricciones más elevadas habría requerido proteger el orificio restringido por una pantalla, lo que puede ser difícil de integrar en los diseños conocidos;
- la restricción hidráulica padece la importante tolerancia geométrica, debido a que a menudo está provista de orificios perforados sencillos en oposición a un orificio calibrado preciso;
- la restricción hidráulica padece de importantes variaciones de temperatura de aceite;
- las válvulas anti-cavitación están a menudo hechas a medida, lo que las hace difíciles de cambiar si se requiere una respuesta de alta frecuencia después de los ensayos;
- el volumen de aceite de la cámara hidráulica es pequeño, y el aceite se calienta rápidamente bajo la intensa vibración, disminuyendo la capacidad de amortiguación.
- el compensador hidráulico está roscado en el cuerpo de amortiguador de vibraciones, produciendo una conexión mecánica débil que puede fallar por la fatiga de vibración, como en incidentes anteriores. Un amortiguador de vibraciones hidráulico se describe también en el documento US2624553A.
Objeto de la invención
Un objetivo de la invención es proporcionar un amortiguador de vibraciones que esté libre de cavitación, que ofrezca características de amortiguación que dependan muy poco de la temperatura del aceite, y sea fácil de ajustar.
Breve descripción la invención
De acuerdo con la invención, se proporciona un amortiguador de vibraciones hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1.
Gracias al volumen importante del compensador, el fluido medido expulsado desde el cuerpo genera sólo una elevación de temperatura marginal del volumen de aceite total contenido dentro del amortiguador de vibraciones. Esto hace que el amortiguador de vibraciones de la invención sea mucho menos sensible a la variación de temperatura del aceite bajo una intensa vibración.
Además, el uso de válvulas hidráulicas de tipo cartucho estándar facilita cambiar dichas válvulas para ajustar las características de medida del amortiguador de vibraciones. El amortiguador de vibraciones de la invención puede ser adaptado muy fácilmente a diversos trenes de aterrizaje, y puede ser modificado durante la vida del tren de aterrizaje para tener en cuenta los cambios en las características de la vibración del tren de aterrizaje debido al envejecimiento y al desgaste.
Breve descripción de las figuras
La invención se entenderá mejor a la luz descripción detallada de una realización particular de la invención, con referencia las siguientes figuras:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de un amortiguador de vibraciones de acuerdo con una realización de la invención;
la Fig. 2 es una vista en sección parcial a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1;
la Fig. 3 es un diagrama hidráulico del amortiguador de vibraciones de la Fig. 1.
Descripción detallada de una realización de la invención
Haciendo referencia la Fig. 1, el amortiguador de vibraciones hidráulico comprende un cuerpo 10 en el que un pistón 20 está acoplado para el movimiento traslación a lo largo de un eje longitudinal X. Dicho cuerpo 10 está unido a un distribuidor hidráulico 30, que a su vez está unido a un compensador hidráulico 40. El amortiguador de vibraciones va a ser instalado en una junta entre dos componentes de oscilación relativa del tren de aterrizaje, estando un componente fijado a dicho cuerpo 10 mientras que el otro componente está fijado a dicho pistón 20. Como ejemplo, el amortiguador de vibraciones puede estar instalado entre las conexiones de par que se extienden entre el cilindro de tren de aterrizaje y el pistón del tren de aterrizaje.
Haciendo referencia la Fig. 2, dicho cuerpo 10 comprende un cilindro hueco 11 que tiene una superficie cilíndrica interna 12 y una primera pared extrema 13. Dicho cilindro 11 está cerrado en el lado opuesto del mismo mediante una segunda pared extrema 14, de manera que define un volumen funcional. Dicho pistón 20 tiene una cabeza de pistón 21 que se acopla de manera obturada con dicha superficie cilíndrica interior 12 para definir dos cámaras hidráulicas C1 y C2 dentro de dicho volumen funcional. Dicho pistón 20 también engloba una barra 22 que sobresale de dicha cabeza de pistón 21 y que atraviesa de forma obturada dicha primera pared extrema 13.
Aunque no se muestra, dicho cuerpo 10 y dicho pistón 20 tienen respectivas fijaciones para ser unidos a los componentes oscilantes relativos del tren de aterrizaje.
Dicho pistón 20 es hueco y un émbolo 15 fijado a dicha segunda parte extrema 14 se extiende de manera que se acopla de forma obturada con una superficie interna 23 de dicho pistón 20. Dicho émbolo 15 tiene un saliente circunferencial que forma un tope 16 para un manguito o portador de muelle 17 montado para deslizar de forma obturada alrededor de dicho émbolo 15. Un primer muelle 18 se extiende entre dicha primera pared extrema 13 y dicha cabeza de pistón 21 para empujar dicha cabeza de pistón hacia dicho portador de muelle 17. Un segundo muelle 19 se extiende entre dicha segunda pared extrema 14 y dicho portador de muelle 17 para empujar dicho portador de muelle 17 hacia dicha cabeza de pistón 21. Como resultado, dicha cabeza de pistón 21 y dicho portador de muelle 17 son empujados unos contra el otro. La acción de la presión hidráulica sobre ambos lados de dicha cabeza de pistón 21 y la acción de dichos muelles 18, 19 da lugar a que dicho portador de muelle 17 sea apoyado contra dicho tope 16 mientras dicha cabeza de pistón 21 se apoya contra dicho portador de muelle 17, definiendo de este modo una posición central, de reposo de dicho pistón 20 con relación a dicho cuerpo 10, como se ilustra la Fig. 2. Dicho pistón 20 es libre para moverse hacia delante y hacia atrás a lo largo del eje longitudinal X alrededor de dicha posición de reposo siempre que una fuerza externa sea suficiente para superar la presión y la fuerza del muelle. Se observará que en dicha posición de reposo, hay algo de desplazamiento disponible entre dicha cabeza de pistón 21 y dicho tope 16, de manera que se permite el movimiento de dicho pistón 20 en la dirección de dicho tope 16.
Como se observa mejor en la Fig. 3, dicho cuerpo 10 está en comunicación de fluido con un distribuidor 30 por medio de orificios de comunicación H1, H2. Dicho distribuidor 30 define un canal entre las dos cámaras C1 y C2 a través de los orificios H1 y H2, como se explicará más adelante. En la Fig. 3, los elementos iguales tienen referencias iguales, aunque están representados simbólicamente.
Se reconocen dicho cuerpo 10 y dicho pistón 20. También se reconoce dicho compensador hidráulico 40 que comprende un alojamiento 41 en el que un pistón 42 cargado elásticamente por muelle 43 está deslizando de manera obturada dentro del alojamiento para mantener una presión positiva en todo el amortiguador de vibraciones, de manera que no se puede experimentar cavitación. Dicho muelle 43 puede ser un muelle mecánico, como se ha representado, o un muelle de gas mucho más ligero. Dicho compensador 40 tiene un volumen interno que es ligeramente más importante que el volumen expulsado desde las cámaras C1, C2 durante el movimiento de dicho pistón 20.
Entre dicho cuerpo 10 y dicho compensador 40 se extiende dicho distribuidor hidráulico 30 que define un canal de transferencia 31 que se extiende entre dichos orificios H1 y H2 para poner dichas cámaras C1, C2 y dicho compensador 40 en comunicación de fluido. En la salida de cada orificio H1, H2, dicho distribuidor 30 engloba una combinación paralela de una válvula de retención y una válvula de restricción (respectivamente CV1, RV1 y CV2, RV2) dispuestas de manera que el fluido expulsado de una cámara es forzado a fluir a través de la correspondiente válvula de restricción dado que la válvula de retención asociada es empujada a un estado que no fluido, y el fluido que entra en la otra cámara fluye a través de la válvula de retención, dado que la válvula de retención es empujada a un estado de flujo.
De este modo, cuando dicho pistón 20 se mueve en una dirección, hace que el volumen de una de las cámaras disminuya, haciendo por tanto que el fluido sea expulsado desde esa cámara a dicho canal de transferencia 31 en contra de la presión mantenida por dicho compensador 40, mientras que el volumen de la otra cámara es incrementado, haciendo que el fluido entre en esa cámara por medio de la presión positiva mantenida por dicho compensador 40 en dicho canal de transferencia 31. El fluido expulsado desde una cámara es medido por una correspondiente válvula de restricción, mientras que el fluido que entra en la otra cámara encuentra solo una resistencia marginal, ya que la sección de flujo de la válvula de retención en el estado de fluido es grande. Cualquier flujo diferencial entre el fluido expulsado y el fluido entrante es abortado por dicho compensador 40.
Se entenderá fácilmente que cuando dicho cuerpo 10 y dicho pistón 20 entran en un movimiento periódico relativo hacia delante y hacia atrás bajo fuerzas externas, el fluido es expulsado de una de dichas cámaras y por tanto medido dos veces por periodo, generando la amortiguación del dicho movimiento periódico.
También, dichos muelles 18, 19 definen un régimen de muelle mediante el cual el amortiguador de vibraciones opone resistencia a las fuerzas externas que es proporcional a la cantidad de desplazamiento del dicho pistón 20 con respeto a dicho cuerpo 10. Se ha de observar que en la realización ilustrada, dicho régimen de muelle tiene distintos valores cuando dicho pistón 20 se está moviendo en una dirección o en la otra con respecto a dicho cuerpo 10.
Dichas válvulas CV1, CV2, RV1, RV2 son válvulas hidráulicas de tipo cartucho estándar y pueden ser cambiadas fácilmente si se necesita un ajuste fino del amortiguador de vibraciones.
Dicho distribuidor 30 está provisto de una válvula de retención suplementaria CV3 para conectar dicho canal de transferencia 31 a una lumbrera de alimentación 32 que permite la alimentación del amortiguador de vibraciones con aceite si fuera necesario.
La invención no se limita a lo que ha sido detallado en la presente memoria con anterioridad, sino que abarca cualquier variación que entre dentro del ámbito de las reivindicaciones.
En particular, aunque se prefiere que dicho cuerpo y dicho compensador estén fijados de una manera retirable a dicho distribuidor, dicho distribuidor puede estar construido como una unidad con dicho cuerpo, estando todavía adaptado para recibir válvulas de tipo cartucho estándar.
Claims (3)
1. Un amortiguador de vibraciones hidráulico que incluye:
un cuerpo hueco (10) que tiene una superficie cilíndrica interna y dos paredes extremas (13, 14) que definen un volumen funcional;
un pistón (20) que tiene una cabeza de pistón (21) que se acopla de manera obturada con dicha superficie cilíndrica anterior, de manera que define dos cámaras activas hidráulicas (C1, C2) dentro del volumen funcional, teniendo dicho pistón una barra (22) que sobresale de dicha cabeza de pistón que atraviesa de manera obturada una de dichas paredes;
medios de carga elástica (16, 17, 18, 19) para cargar elásticamente dicho pistón con relación a dicho cuerpo hacia una posición de reposo, de manera que se permite el movimiento hacia delante y hacia atrás alrededor de dicha posición de reposo bajo la acción de fuerzas externas;
un compensador hidráulico (40) que tiene un volumen de fluido interno que es mayor que un volumen de fluido expulsado desde el cuerpo cuando el pistón se mueve hacia delante y hacia atrás;
un distribuidor hidráulico (30) dispuesto entre dicho cuerpo y dicho compensador hidráulico y que define un canal de transferencia (31) entre dichas cámaras que está conectado a dicho compensador hidráulico, recibiendo además dicho distribuidor válvulas hidráulicas de tipo cartucho intercambiables (CV1, RV1; CV2, RV2) para medir el fluido que fluye desde dichas cámaras a dicho canal de transferencia, y permitir que el fluido entre libremente en dichas cámaras desde dicho canal de trasferencia; caracterizado por que los medios de carga elástica incluyen también:
un émbolo (15) que sobresale de otra de dichas paredes extremas para acoplar de manera obturada una superficie cilíndrica interna de dicho pistón, teniendo dicho pistón un saliente circunferencial (16);
un portador de muelle (17) que se desliza de manera obturada alrededor de dicho émbolo, formando dicho saliente circunferencial de dicho émbolo un tope para dicho portador de muelle y dicho pistón (20); primeros medios de muelle (18) que se extienden entre dicho cuerpo de dicho pistón para empujar dicho pistón hacia dicho portador de muelle (17);
segundos medios de muelle (19) que se extienden entre dicho cuerpo y dicho portador de muelle para empujar dicho portador de muelle hacia dicho tope;
dichos primeros y segundos medios de muelle (18, 19) que están así adaptados para cargar elásticamente dicho pistón (20) hacia dicha posición de reposo en la que dicho portador de muelle (17) se apoya contra dicho tope y dicho pistón se apoya contra dicho portador de muelle.
2. El amortiguador de vibraciones hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas válvulas hidráulicas de tipo cartucho incluyen una válvula de retención (CV1; CV2) y una válvula de restricción (RV1; RV2) dispuestas de una manera paralela en cada conexión de fluido de dicho distribuidor con dichas cámaras.
3. El amortiguador de vibraciones hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en dicho distribuidor incluye además una válvula de retención suplementaria (CV3) dispuesta entre dicho canal de transferencia (31) y una lumbrera de alimentación (32).
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