ES2907558T3 - Rodillo de accionamiento - Google Patents

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Abstract

Rodillo de accionamiento (1), para accionar en rotación una rueda de un vehículo, que comprende: - una estructura rígida (4) que define un cubo (5) para la rotación del rodillo alrededor de un eje de rotación X, caracterizado por que el rodillo de accionamiento comprende además una pluralidad de barras (6) dispuestas regularmente alrededor del cubo (5) extendiéndose según la dirección del eje X; y - cojinetes (10), engastados cada uno en una de las barras (6) y comprendiendo cada uno un anillo rígido externo (11) que rodea a un cuerpo cojinete (12) de material deformable, comprendiendo el rodillo de accionamiento además una banda deformable (22) que se extiende alrededor de los cojinetes para definir una banda de rodadura del rodillo.

Description

DESCRIPCIÓN
Rodillo de accionamiento
La invención concierne a un rodillo de accionamiento destinado a accionar en rotación una rueda de vehículo tal como una aeronave.
Antecedentes de la invención
Un cierto número de razones llevan a los fabricantes de aeronaves a intentar motorizar las ruedas de las aeronaves, utilizando en particular actuadores de accionamiento equipados con motores eléctricos. Tal motorización presenta en efecto importantes ventajas ambientales y económicas (reducción del consumo de combustible, reducción del ruido durante las fases de rodadura, etc.), y permite realizar nuevas funciones: maniobra de la aeronave cuando los motores propulsores están apagados, rodadura en marcha atrás, control a distancia de la aeronave en tierra, etc.
Numerosas arquitecturas han sido estudiadas por diseñadores e integradores de los actuadores de accionamiento de las ruedas de trenes de aterrizaje de aeronave.
En un primer tipo de arquitectura, un actuador de accionamiento en rotación de una rueda comprende un motor eléctrico sin escobillas, una caja de reducción que comprende dos etapas de reducción, un dispositivo de embrague y una tercera etapa de reducción que acciona tangencialmente en rotación la rueda a través de bielas. En este tipo de arquitectura, un número relativamente elevado de piezas están unidas de modo permanente a la rueda y experimentan las mismas tensiones mecánicas que ésta (aceleraciones, vibraciones, choques, etc.), lo que plantea un problema de seguridad de funcionamiento para el actuador de accionamiento y, más generalmente, para la función de accionamiento de la rueda realizada por el actuador.
En un segundo tipo de arquitectura, el dispositivo de embrague es sustituido por la acción de bielas que acoplan y desacoplan la caja de reducción a la rueda. Este tipo de arquitectura es complejo y poco robusto mecánicamente. Además, la imprecisión de posición de las bielas, en particular durante el acoplamiento en velocidad y bajo deformación del tren de aterrizaje y de la rueda, obliga a utilizar bielas voluminosas y, por lo tanto, difíciles de integrar entre la rueda y la pata del tren de aterrizaje
En un tercer tipo de arquitectura, el actuador comprende un motor eléctrico sin escobillas, un bloque reductor que comprende una caja de reducción y un piñón unido a la salida de la caja de reducción, engranando el piñón con una corona dentada fijada a una llanta de la rueda. El acoplamiento y desacoplamiento del actuador en la rueda se realizan por aproximación y alejamiento radial del bloque reductor que permiten engranar y desengranar el piñón en la corona dentada. Esta arquitectura presenta oscilaciones en la transmisión de par que reducen la vida útil de servicio de la cadena de transmisión.
Para subsanar los inconvenientes descritos anteriormente, se ha previsto utilizar una arquitectura de actuador de accionamiento que utiliza uno o varios rodillos de fricción (o rodillos de accionamiento por fricción) asociados a medios para aplicar los rodillos de fricción contra la rueda o contra una pista de deslizamiento (o corona) montada sobre una llanta de la rueda para hacer girar la rueda. El diseño del actuador de accionamiento y del propio rodillo de accionamiento deben cumplir los requisitos particularmente exigentes aplicables a los equipos montados en la parte inferior de un tren de aterrizaje, cuya integración debe ser resistente a las deformaciones relativamente importantes experimentadas, en particular, por las llantas de las ruedas, y que deben resistir los choques y las vibraciones particularmente elevados durante los aterrizajes y los frenados que siguen a los aterrizajes.
El documento FR 980305 A divulga un rodillo de accionamiento que comprende una estructura rígida que define un cubo para la rotación del rodillo alrededor de un eje de rotación.
Objeto de la invención
La invención tiene por objeto un rodillo de accionamiento que sea adecuado para accionar en rotación una rueda de aeronave a pesar de los desplazamientos relativos experimentados por el rodillo y la llanta de la rueda, y que sea mecánicamente robusto para tener una vida útil de servicio suficiente.
Resumen de la invención
Para lograr este objetivo, se propone un rodillo de accionamiento tal como se describe en la reivindicación 1.
El rodillo de accionamiento está destinado ventajosamente a cooperar con una pista de rodadura rígida que presenta ondulaciones y montada sobre una llanta de una rueda de un tren de aterrizaje de una aeronave.
Los cuerpos de cojinete de material deformable permiten compensar los desplazamientos y las desalineaciones relativos entre el rodillo de accionamiento y la pista de rodadura.
La combinación de las barras fijas de la estructura rígida, de los anillos rígidos externos y de los cuerpos de cojinete deformables permite transmitir una parte del par por cooperación con las ondulaciones de la pista de rodadura, siendo la otra parte del par transmitida por fricción. Se reduce así la fuerza radial que haya que desarrollar sobre el rodillo de accionamiento para un par que haya que transmitir. La compresión de los cuerpos de cojinete deformables permite también aumentar la superficie de contacto entre el rodillo de accionamiento y la pista de rodadura al tiempo que se homogeneizan las tensiones sobre esta superficie, y reducir aún más las tensiones locales en el interior del rodillo de accionamiento. La reducción y la homogeneización de estas tensiones hacen el rodillo de accionamiento más robusto y le confieren una mayor vida útil de servicio, trabajando el material localmente de modo menos severo.
Se propone también un sistema de accionamiento en rotación de una rueda, comprendiendo el sistema de accionamiento uno o varios rodillos de accionamiento tales como el descrito anteriormente y una pista de rodadura montada sobre la rueda, presentando la pista de rodadura obstáculos en forma de ondulaciones.
Breve descripción de los dibujos
La invención se comprenderá mejor a la luz de la descripción que sigue con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, entre las cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva del rodillo de accionamiento de la invención representado en una posición de acoplamiento con una pista de rodadura montada sobre la llanta de una rueda;
- la figura 2 es una vista en perspectiva del rodillo de accionamiento de la invención, en el cual se han retirado una banda de rodadura, unos cojinetes, un flanco lateral y un cuerpo de rodillo para dejar aparecer la estructura rígida del rodillo;
- la figura 3 es una vista frontal del rodillo de la figura 1, en el cual se ha retirado un flanco lateral del rodillo para dejar aparecer el interior del rodillo de accionamiento;
- la figura 4 es una vista frontal parcial del interior del rodillo en posición de acoplamiento cuando se aplica una fuerza radial al rodillo.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a las figuras 1 a 4, el rodillo de accionamiento de la invención 1 forma aquí con una pista de rodadura rígida 2 un sistema de accionamiento en rotación de una rueda de un tren de aterrizaje de una aeronave.
La pista de rodadura rígida 2 constituye una corona montada sobre una cara interna de una llanta de la rueda coaxialmente con la rueda, extendiéndose la citada cara interna de la llanta enfrente de una pata del tren de aterrizaje de la aeronave cuando la rueda está montada en la parte inferior del tren de aterrizaje
El rodillo de accionamiento 1, cuando el mismo está situado en una posición de acoplamiento representada en las figuras 1 y 4, coopera con obstáculos formados en la pista de rodadura 2, estando constituidos aquí los obstáculos por ondulaciones 3 que se extienden en una circunferencia de la pista de rodadura 2.
En reposo, el rodillo de accionamiento 1 presenta una forma general exterior cilíndrica cerrada de eje X, de altura h y de radio externo R. La altura h es preferentemente menor que el radio externo R, lo que confiere al rodillo de accionamiento 1 una forma aplanada.
El rodillo de accionamiento 1 comprende en primer lugar una estructura rígida 4 que define un cubo central 5 para la rotación del rodillo de accionamiento 1 alrededor del eje de rotación X y una pluralidad de barras 6 dispuestas regularmente alrededor del cubo central 5 extendiéndose según la dirección del eje. X. La estructura rígida 4 es aquí una pieza metálica.
El cubo central 5 comprende una parte corriente 7. La parte corriente 7 tiene una forma general tubular, de eje X y de altura h, la cual no obstante presenta ondulaciones longitudinales en su periferia. En el interior de la parte corriente 7 del cubo central 5 está integrado un manguito hembra estriado 8. Este manguito hembra estriado 8 está destinado a acoger un árbol de accionamiento a su vez unido a un dispositivo de reducción para accionar en rotación el rodillo de accionamiento 1, transmitir un par de accionamiento a la rueda y accionar la rueda en rotación.
El rodillo de accionamiento 1 comprende además cojinetes 10 los cuales están engastados cada uno sobre una de las barras 6 de la estructura rígida 4.
Cada cojinete 10 comprende un anillo rígido exterior 11, fabricado aquí de metal. Cada anillo rígido exterior 11 rodea a un cuerpo de cojinete deformable 12 de material deformable. El material deformable de los cuerpos de cojinete 12 es apto para soportar altos niveles de compresión. El material deformable de los cuerpos de cojinete 10 es aquí un material elastómero.
Cada cojinete 10 comprende además un inserto cilíndrico rígido 13, fabricado aquí de metal, engastado sobre la barra 6, asociada al cojinete 10. Cada inserto cilíndrico rígido 13 está unido a la barra 12 asociada por un cuerpo de inserto deformable 14 de material deformable. El material deformable de los cuerpos de inserto 14 es aquí idéntico al de los cuerpos de cojinete 13.
Cada cuerpo de cojinete 12 está subdividido en dos medios cuerpos 12a, 12b dispuestos ortorradialmente a una y otra parte del inserto cilíndrico rígido asociado 13 (y por lo tanto de la barra asociada 6) definiendo dos primeras cavidades 16 a una y otra parte de la barra 6 asociada.
Un cuerpo de primera cavidad deformable 17 de material deformable se extiende dentro de cada primera cavidad 16. El material deformable del cuerpo de primera cavidad 17 es menos rígido que el cuerpo de cojinete 12.
Asimismo, cada cuerpo de inserto 14 está subdividido en dos medios cuerpos 14a, 14b dispuestos ortorradialmente a una y otra parte de la barra asociada 6, definiendo dos segundas cavidades 19 a una y otra parte de la barra asociada 6.
Un cuerpo de segunda cavidad deformable 20 de material deformable poco rígido se extiende en cada segunda cavidad 19. El material deformable del cuerpo de segunda cavidad 20 es aquí el mismo que el cuerpo de primera cavidad 17.
Una banda deformable 22 se extiende alrededor de los cojinetes 10 en una circunferencia del rodillo de accionamiento 1 para definir una banda de rodadura del rodillo de accionamiento 1.
La banda deformable 22 está constituida por una capa fina de material polímero reforzado por una lona de tela de hilos metálicos embebida en el material polímero.
La capa fina de material polímero permite absorber eventuales defectos de posición de la pista de rodadura 2 y expulsar contaminantes o cualesquiera elementos líquidos que se encuentren en la pista de rodadura 2 después de haber sido presionados contra la pista de rodadura 2 por la carga radial aplicada a la pista de rodadura 2 por el rodillo de accionamiento 1. El refuerzo por la lona de la tela de hilos metálicos permite reforzar la rigidez circunferencial del rodillo de accionamiento. Se permite así que el rodillo de accionamiento 1 acepte mayores tensiones radiales y tangenciales.
Un cuerpo de rodillo deformable 24 de material deformable se extiende en el espacio entre el cubo central 5 y la banda deformable 22 englobando a los cojinetes 10. El material deformable del cuerpo de rodillo 24 es aquí el mismo que el cuerpo de cojinete 12 pero podría ser de características (por tanto su rigidez) diferentes.
El cuerpo de rodillo 24 y el cubo central 5 están separados por una membrana 25 constituida por una capa fina de material polímero reforzada por una lona de una tela de hilos metálicos embebida en el material polímero. El material polímero es el mismo que el utilizado para la banda deformable 22. La forma de la membrana 25 presenta ondulaciones situadas enfrente de las ondulaciones de la parte corriente 7 del cubo central 5.
La estructura rígida 4 del rodillo de accionamiento 1 comprende además flancos laterales 27, aquí flancos metálicos. Los flancos laterales 27 están fijados al cubo central 5. Cada barra 6 comprende un primer extremo fijado a uno de los flancos laterales 27 y un segundo extremo fijado al otro de los flancos laterales 27. Los flancos laterales 27 están destinados a impedir una expansión axial según el eje X del material deformable que forma el cuerpo de rodillo 24 y a aumentar la rigidez en compresión del rodillo de accionamiento 1. Los flancos laterales 27 transmiten el par a las barras 6 y al cubo central 5. Los anillos rígidos externos 11 de los cojinetes 10 son móviles radialmente con respecto a las barras 6 de la estructura rígida 4, permitiendo así un desplazamiento del material deformable del cuerpo de rodillo 24 en la proximidad de los cojinetes 10, lo que permite a la periferia del rodillo de accionamiento 1 adaptarse a las formas y a los desplazamientos de la pista de rodadura 2. Se observa que el desplazamiento de los cojinetes 10 es contenido por la banda deformable 22, lo que evita un calentamiento y un envejecimiento prematuro del material deformable del cuerpo de rodillo 24 que se sitúa en las zonas en la proximidad de los cojinetes 10.
La combinación de los anillos rígidos externos 11, de los insertos cilíndricos rígidos 13 y de los cuerpos de cojinete 12 permite transmitir una parte del par por fricción pero también por engrane, por una conversión de la fuerza radial en fuerza tangencial que resulta de la interferencia obtenida entre las ondulaciones 3 de la pista de rodadura 2 y el material deformable del cuerpo de rodillo 24 comprimido entre estas ondulaciones 3. La compresión del material deformable del cuerpo de rodillo 24 permite también aumentar la superficie de contacto entre el rodillo de accionamiento 1 y pista de rodadura 2.
La estructura del rodillo de accionamiento 1 permite además crear una rigidez anisótropa del rodillo de accionamiento 1 entre las direcciones radial y tangencial.
Los cuerpos de cojinete 12 y los cuerpos de inserto 14 están formados por capas de material deformable relativamente finas. Estas capas relativamente finas aceptan fuertes tensiones internas tangenciales debido a su confinamiento en un volumen restringido y por lo tanto a la importante rigidez tangencial de los materiales deformables. Se mejora así la transmisión del par y de la fuerza tangencial en el interior del rodillo de accionamiento 1.
Por el contrario, el material deformable poco rígido que llena las primeras cavidades 16 y las segundas cavidades 19 permite un desplazamiento radial relativamente grande de los anillos rígidos externos 11 y de los insertos cilíndricos rígidos 13 bajo el efecto de una fuerza radial aplicada al rodillo de accionamiento 1, debido a la baja rigidez del rodillo de accionamiento 1 en esta dirección radial. Bajo el efecto de una fuerza radial, los anillos rígidos externos 11 y los insertos cilíndricos rígidos 13 se elevan hacia el cubo central 5, lo que genera una interfaz plana con la pista de rodadura 2 a nivel del contacto entre el rodillo de accionamiento 1 y la pista de rodadura 2.
Así, cuando el cojinete 10 en posición radial de la pista 2 se comprime bajo el efecto de la fuerza radial, este último se desliza hacia el centro del rodillo de accionamiento 1. Debido a esto, los cojinetes adyacentes, por la deformación/compresión del material deformable incompresible en la proximidad del cubo central 5, son empujados (en parte) radialmente hacia el exterior del rodillo de accionamiento 1 y sobresalen. Este fenómeno aumenta entonces la superficie de contacto rodillo/pista al extender el rodillo sobre la pista.
Aumenta así la superficie de contacto entre el rodillo de accionamiento 1 y la pista de rodadura 2, así como el número de anillos rígidos externos 11 de los cojinetes 10 en contacto con la pista de rodadura 2 a través de la banda deformable 22. Se optimiza así la transmisión de par por engrane. Se aporta además una flexibilidad radial a la estructura del rodillo de accionamiento 1, siendo la citada flexibilidad radial favorable para la adaptación del rodillo de accionamiento 1 a las deformaciones de la pista de rodadura 2.
Entre cada cojinete 10 están formadas además terceras cavidades 30 en el cuerpo de rodillo 24. Un cuerpo de tercera cavidad deformable 31 de material deformable poco rígido se extiende en cada tercera cavidad 30. El material deformable poco rígido de los cuerpos de tercera cavidad 30 es aquí el mismo que el cuerpo de primera cavidad 17. Las terceras cavidades permiten que los anillos rígidos externos 11 de los cojinetes 10 se desplacen radialmente sin alterar el material deformable del cuerpo de rodillo deformable 24. Se evita así la formación de una capa fina de material deformable del cuerpo de rodillo deformable 24 sometida a tensiones de cizalladura elevadas que serían perjudiciales para el material deformable del cuerpo de rodillo deformable 24. Los anillos rígidos externos 11 de los cojinetes 10, relativamente próximos, pueden así entrar en contacto uno con otro al tiempo que conservan la alta rigidez necesaria para transmitir la fuerza tangencial producida por el par sin limitar sus desplazamientos radiales.
Ventajosamente, el paso angular entre los cojinetes 10 corresponde al paso de las ondulaciones 3 de la pista de rodadura 2.
Ventajosamente, el número de ondulaciones de la pista de rodadura 2 en contacto con el rodillo de accionamiento 1 es al menos igual a dos para asegurar una buena transmisión del par. Cuantas más ondulaciones haya en contacto debajo del rodillo de accionamiento 1, mayor será la parte de par transmitida por engrane (para un par dado) y, por lo tanto, más eficaz será la transmisión de par.
Se observa que la estructura del rodillo de accionamiento de la invención permite, en caso de avería de uno de los cojinetes 10, sustituir este cojinete 10 individualmente sin que sea necesario sustituir el rodillo en su totalidad.
La invención no está limitada al modo de realización particular que se acaba de describir, sino que, por el contrario, cubre cualquier variante que entre dentro del marco de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
Aunque se haya indicado que la banda deformable está formada aquí por una capa fina de polímero reforzada por una lona de tela de hilos metálicos embebida en material elastómero, esta banda deformable puede estar fabricada con cualquier tipo de material deformable, y en particular, total o parcialmente, con cualquier tipo de tela que comprenda o no hilos no metálicos.
Aunque se haya indicado que los flancos son flancos metálicos, éstos perfectamente pueden ser fabricados con uno o unos materiales diferentes: material compuesto, etc.
Aunque se haya indicado que los materiales deformables del cuerpo de rodillo, de los cuerpos de cojinete y de los cuerpos de inserto son idénticos, es perfectamente posible utilizar materiales deformables diferentes. Esto vale también para los materiales deformables de los cuerpos de primera cavidad, de segunda cavidad y de tercera cavidad.
Además, aunque se haya descrito que las primeras, segundas y terceras cavidades están llenas cada una de un material deformable poco rígido, estas también pueden estar vacías de material, llenas de aire, etc.
Los materiales deformables mencionados no son necesariamente elastómeros.
Aunque se haya indicado que la parte corriente 7 presenta ondulaciones longitudinales en su periferia, es perfectamente posible prever una parte corriente de forma diferente, en particular cilíndrica sin ondulaciones.
Aunque se haya indicado que la pista de rodadura comprende ondulaciones, la misma puede ser perfectamente lisa o incluso rugosa sin ondulaciones.
Aunque se haya descrito un sistema que comprende un rodillo y una pista, la invención, por supuesto, puede implementarse asociando una pluralidad de rodillos y una pista.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Rodillo de accionamiento (1), para accionar en rotación una rueda de un vehículo, que comprende:
- una estructura rígida (4) que define un cubo (5) para la rotación del rodillo alrededor de un eje de rotación X, caracterizado por que el rodillo de accionamiento comprende además una pluralidad de barras (6) dispuestas regularmente alrededor del cubo (5) extendiéndose según la dirección del eje X; y
- cojinetes (10), engastados cada uno en una de las barras (6) y comprendiendo cada uno un anillo rígido externo (11) que rodea a un cuerpo cojinete (12) de material deformable,
comprendiendo el rodillo de accionamiento además una banda deformable (22) que se extiende alrededor de los cojinetes para definir una banda de rodadura del rodillo.
2. Rodillo según la reivindicación 1, que comprende un cuerpo de rodillo (24) de material deformable que se extiende en el espacio entre el cubo y la banda deformable englobando a los cojinetes.
3. Rodillo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el cuerpo de cojinete (12) está subdividido en dos medios cuerpos (12a, 12b) dispuestos ortorradialmente a una y otra parte de la barra asociada (6) y que definen dos primeras cavidades (16) a una y otra parte de la barra asociada (6).
4. Rodillo según la reivindicación 3, en el cual un primer cuerpo de primera cavidad (17) de material deformable se extiende en cada primera cavidad (16), siendo el material deformable del cuerpo de primera cavidad menos rígido que el cuerpo de cojinete (12).
5. Rodillo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual cada cojinete comprende además un inserto cilíndrico rígido (13), estando unidos los insertos cilíndricos rígidos a la barra por un cuerpo de inserto (14) de material deformable.
6. Rodillo según la reivindicación 5, en el cual cada cuerpo de inserto está subdividido en dos medios cuerpos (14a, 14b) dispuestos ortorradialmente a una y otra parte de la barra (6) asociada y que definen dos segundas cavidades (19) a una y otra parte de la barra asociada.
7. Rodillo según la reivindicación 6, en el cual un cuerpo de segunda cavidad (20) de material deformable se extiende en cada segunda cavidad, siendo el material deformable del cuerpo de segunda cavidad menos rígido que el cuerpo de cojinete.
8. Rodillo según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el cual terceras cavidades (30) están formadas entre cada cojinete.
9. Rodillo según la reivindicación 8, en el cual un cuerpo de tercera cavidad (31) de material deformable se extiende en cada tercera cavidad, siendo el material deformable del cuerpo de la tercera cavidad menos rígido que el cuerpo de cojinete.
10. Rodillo según la reivindicación 8, en el cual las terceras cavidades (30) están vacías.
11. Rodillo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la estructura rígida (4) comprende además dos flancos laterales (27) fijados al cubo (5), estando fijado cada extremo de cada barra (6) a uno de los flancos laterales.
12. Sistema de accionamiento en rotación de una rueda, comprendiendo el sistema de accionamiento al menos un rodillo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes y una pista de rodadura (2) montada sobre la rueda, presentando la pista de rodadura obstáculos en forma de ondulaciones (3).
13. Sistema de accionamiento según la reivindicación 12, en el cual el paso entre los cojinetes corresponde al paso de las ondulaciones.
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