BIELA PARA LA CONSTRUCCIÓN AERONÁUTICA Y MECANISMO QUE COMPRENDE UNA BIELA DE ESTE TIPO.

Biela (1; 1001), para la construcción aeronáutica, que comprende al menos un primer conjunto que incluye:

- al menos un árbol (4; 1004) destinado a transmitir esfuerzos (F1) ejercidos esencialmente a tracción y/o a compresión cuando la biela (1; 1001) está en servicio; - un elemento elásticamente deformable (62; 1062) solidarizado con dicho árbol (4; 1004) al objeto de absorber dichos esfuerzos (F1), siendo apto dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) para presentar una deformación elástica bajo el efecto de dichos esfuerzos (F1); - al menos un sensor de galgas extensométricas (603; 1603) asociado a dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) al objeto de medir dicha deformación elástica para evaluar dichos esfuerzos (F1); incluyendo además dicho primer conjunto un órgano de seguridad (617; 1617) solidario con dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) y distante del árbol (4; 1004) cuando la biela (1; 1001) está en reposo, siendo apto dicho órgano de seguridad (617; 1617) para limitar los movimientos del árbol (4; 1004) cuando dicha deformación elástica sobrepasa un límite determinado, al objeto de transmitir la parte excedente de dichos esfuerzos (F1), caracterizada porque el elemento elásticamente deformable (62; 1062) forma cuerpo con el órgano de seguridad (617; 1617)

La presente invención se refiere a una biela para la construcción aeronáutica que soporta esencialmente esfuerzos de tracción y/o de compresión y que comprende un sensor de galgas extensométricas para evaluar estos esfuerzos, así como un órgano de seguridad para proteger este sensor. Por otro lado, la invención se refiere a un mecanismo aeronáutico que comprende una biela de este tipo.

En el ámbito de la construcción aeronáutica, es necesario evaluar las tensiones mecánicas experimentadas por un mecanismo y, especialmente, por la o las biela(s) que lo compone(n). Una biela de mecanismo aeronáutico generalmente comprende un árbol destinado a transmitir esfuerzos ejercidos esencialmente a tracción y/o a compresión cuando la biela está en servicio. En los mecanismos aeronáuticos de la técnica anterior, la biela integra generalmente un muelle lineal cuyo alargamiento es directamente proporcional a los esfuerzos experimentados por la biela, lo que permite medir estos esfuerzos. Sin embargo, la integración de un muelle lineal de este tipo aumenta el volumen, en particular axial, que ocupa la biela.

El documento USB6311566 describe una biela con un elemento elásticamente deformable y un órgano de seguridad que se constituyen en piezas diferentes, un muelle y una tuerca de retención respectivamente.

En el ámbito de la industria mecánica, existen piezas sometidas a esfuerzos de tracción y/o de compresión que comprenden un elemento elásticamente deformable asociado a un sensor de galgas extensométricas, al objeto de medir una deformación elástica para evaluar estos esfuerzos. Para realizar una medida precisa, la amplitud de la deformación elástica tiene que ser relativamente grande bajo los esfuerzos comúnmente experimentados en régimen de funcionamiento normal.

No obstante, una biela de mecanismo aeronáutico está dimensionada para soportar esfuerzos críticos, en un régimen de funcionamiento defectuoso, superiores con creces a los esfuerzos que se ejercen en funcionamiento normal. Ahora bien, existe el riesgo de que semejantes esfuerzos críticos originen una deformación plástica del elemento elásticamente deformable, que le vuelve inutilizable e impone su sustitución para poder realizar de nuevo medidas de esfuerzos.

La presente invención tiene en particular el propósito de subsanar estos inconvenientes, proponiendo una biela, para la construcción aeronáutica, que permite, por un coste y un número de componentes reducidos, efectuar medidas precisas de esfuerzos en funcionamiento normal, protegiendo al propio tiempo los componentes de la biela en un funcionamiento defectuoso.

A tal efecto, la presente invención tiene por objeto una biela, para la construcción aeronáutica, que comprende al menos un primer conjunto que incluye:

- al menos un árbol destinado a transmitir esfuerzos ejercidos esencialmente a tracción y/o a compresión cuando la biela está en servicio; -un elemento elásticamente deformable solidarizado con dicho árbol al objeto de absorber dichos esfuerzos, siendo apto dicho elemento para presentar una deformación elástica bajo el efecto de dichos esfuerzos; -al menos un sensor de galgas extensométricas asociado a dicho elemento al objeto de medir dicha deformación elástica para evaluar dichos esfuerzos;

incluyendo dicho primer conjunto, además, un órgano de seguridad solidario con dicho elemento elásticamente deformable y distante del árbol cuando la biela se halla en reposo, siendo apto dicho órgano de seguridad para limitar los movimientos del árbol cuando dicha deformación elástica sobrepasa un límite determinado, al objeto de transmitir la parte excedente de dichos esfuerzos, caracterizado porque el elemento elásticamente deformable forma cuerpo con el órgano de seguridad.

En otras palabras, el órgano de seguridad define unos medios de tope para el árbol, que pueden absorber la mayor parte de los intensos esfuerzos soportados por la biela.

Un órgano de seguridad de este tipo permite por tanto proteger el elemento elásticamente deformable, «cortocircuitándolo» cuando los esfuerzos sobrepasan su límite elástico. El elemento así protegido puede presentar una deformación elástica de gran amplitud en funcionamiento normal, al objeto de efectuar medidas precisas.

De acuerdo con otras características ventajosas pero facultativas de la presente invención, tomadas de forma aislada o según cualquier combinación técnicamente admisible:

- el órgano de seguridad incluye una primera y una segunda superficies de apoyo; el árbol incluye una tercera y una cuarta superficies de apoyo dispuestas respectivamente enfrentadas a las superficies de apoyo primera y segunda, estando separadas, por una parte, las superficies de apoyo primera y tercera y, por otra parte, las superficies de apoyo segunda y cuarta, cuando la biela está en reposo, por respectivas distancias inferiores a dicho límite, siendo aptas las superficies de apoyo primera y tercera para transmitir los esfuerzos ejercidos a compresión cuando se sobrepasa dicho límite y siendo aptas las superficies de apoyo segunda y cuarta para transmitir los esfuerzos ejercidos a tracción cuando se sobrepasa dicho límite; -las superficies de apoyo primera y segunda se definen mediante mecanizado a partir de una superficie de referencia común mecanizada sobre el órgano de seguridad; -el árbol discurre según un eje globalmente paralelo a la dirección de aplicación de dichos esfuerzos y dichas superficies de apoyo son globalmente planas y normales a dichos esfuerzos; -el elemento presenta una forma de revolución coaxial con el árbol y el órgano de seguridad presenta una forma de revolución coaxial con el árbol, el árbol incluye un collar que presenta superficies axiales opuestas y que definen las superficies de apoyo tercera y cuarta, la primera superficie de apoyo es normal al eje, el órgano de seguridad está equipado con un anillo de retención que define la segunda superficie de apoyo y el órgano de seguridad y el anillo forman un alojamiento para el collar; -el elemento es una membrana, teniendo la membrana una forma globalmente cilíndrica o troncocónica con un semiángulo en el vértice superior a 45°, preferentemente a 60°; -el árbol va atornillado sobre el elemento, realizándose la rosca exterior sobre el árbol; -el árbol va atornillado sobre el elemento, realizándose la rosca interior sobre el árbol; -la biela incluye medios suplementarios de solidarización del árbol con el elemento, tales como un pasador o cola dispuesta sobre la rosca exterior; -la distancia que media entre el árbol y el órgano de seguridad se halla comprendida entre 0,1 mm y 0,4 mm, preferentemente entre 0,2 mm y 0,3 mm, dicho límite de deformación elástica se alcanza para un esfuerzo comprendido entre 1000 N y 2000 N y el árbol es apto para transmitir al órgano de seguridad esfuerzos que alcanzan 12 000 N; -el elemento se realiza en un material con un módulo de elasticidad longitudinal superior a 100 000 MPa, tal como por ejemplo el titanio de clase TA6V laminado; -la biela comprende, además, un segundo conjunto semejante al primer conjunto y los dos órganos de seguridad van fijados a cada lado de una brida central, hallándose los dos conjuntos dispuestos simétricamente con relación a dicha brida.

Por otro lado, la presente invención tiene por objeto un mecanismo aeronáutico, caracterizado porque comprende una biela tal y como se ha expuesto anteriormente.

Por último, la invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de la anterior biela, en el que, sobre el órgano de seguridad, se mecaniza la superficie de referencia común y, a partir de dicha superficie de referencia común, se realizan mediante mecanizado dichas superficies de apoyo primera y segunda.

Se entenderá perfectamente la invención y también se desprenderán otras ventajas a la luz de la descripción subsiguiente en la que, dada tan sólo a título de ejemplos no limitativos, se hace referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

- la figura 1 es una sección longitudinal de una biela conforme a la invención; -la figura 2 es una vista a escala ampliada del detalle II en la figura 1; -la figura 3 es una vista a escala ampliada del detalle III en la figura 2; -la figura 4 es una vista a escala ampliada del detalle IV en la figura 2; y -la figura 5 es una sección longitudinal, a escala ampliada, de una variante de la biela de las figuras anteriores.

La figura 1 ilustra una biela 1 que discurre según un eje longitudinal X1. Los extremos de la biela...

1. Biela (1; 1001), para la construcción aeronáutica, que comprende al menos un primer conjunto que incluye:

- al menos un árbol (4; 1004) destinado a transmitir esfuerzos (F1) ejercidos esencialmente a tracción y/o a compresión cuando la biela (1; 1001) está en servicio; -un elemento elásticamente deformable (62; 1062) solidarizado con dicho árbol (4; 1004) al objeto de absorber dichos esfuerzos (F1), siendo apto dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) para presentar una deformación elástica bajo el efecto de dichos esfuerzos (F1); -al menos un sensor de galgas extensométricas (603; 1603) asociado a dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) al objeto de medir dicha deformación elástica para evaluar dichos esfuerzos (F1); incluyendo además dicho primer conjunto un órgano de seguridad (617; 1617) solidario con dicho elemento elásticamente deformable (62; 1062) y distante del árbol (4; 1004) cuando la biela (1; 1001) está en reposo, siendo apto dicho órgano de seguridad (617; 1617) para limitar los movimientos del árbol (4; 1004) cuando dicha deformación elástica sobrepasa un límite determinado, al objeto de transmitir la parte excedente de dichos esfuerzos (F1), caracterizada porque el elemento elásticamente deformable (62; 1062) forma cuerpo con el órgano de seguridad (617; 1617).

2. Biela (1; 1001) según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho órgano de seguridad (617; 1617) incluye una primera (611) y una segunda (712) superficies de apoyo, y porque el árbol (4; 1004) incluye una tercera (413) y una cuarta (414) superficies de apoyo dispuestas respectivamente enfrentadas a las superficies de apoyo primera (611) y segunda (712), estando separadas, por una parte, las superficies de apoyo primera (611) y tercera (413) y, por otra parte, las superficies de apoyo segunda (712) y cuarta (414), cuando la biela (1; 1001) está en reposo, por respectivas distancias (d6, d7) inferiores a dicho límite, siendo aptas las superficies de apoyo primera (611) y tercera (413) para transmitir los esfuerzos ejercidos a compresión cuando se sobrepasa dicho límite y siendo aptas las superficies de apoyo segunda (712) y cuarta (414) para transmitir los esfuerzos ejercidos a tracción (F1)

cuando se sobrepasa dicho límite.

3. Biela (1; 1001) según la reivindicación 2, caracterizada porque las superficies de apoyo primera (611) y segunda (712) se definen mediante mecanizado a partir de una superficie de referencia (605) común mecanizada sobre el órgano de seguridad (617; 1617).

4. Biela (1; 1001) según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque dicho árbol (4; 1004) discurre según un eje (X1; X1001) globalmente paralelo a la dirección de aplicación de dichos esfuerzos (F1) y porque dichas superficies de apoyo (611, 712, 413, 414) son globalmente planas y normales a dichos esfuerzos (F1).

5. Biela (1; 1001) según la reivindicación 4, caracterizada porque el elemento elásticamente deformable (62; 1062) presenta una forma de revolución coaxial con el árbol (4; 1004), porque el órgano de seguridad (617; 1617) presenta una forma de revolución coaxial con el árbol (4; 1004), porque el árbol (4; 1004) incluye un collar (41; 1041) que presenta superficies axiales opuestas y que definen las superficies de apoyo tercera (413) y cuarta (414), porque la primera superficie de apoyo (611) es normal al eje, porque el órgano de seguridad (617; 1617) está equipado con un anillo de retención (7; 1007) que define la segunda superficie de apoyo (712) y porque el órgano de seguridad (617; 1617) y el anillo (7; 1007) forman un alojamiento para el collar (41; 1041).

6. Biela (1; 1001) según la reivindicación 5, caracterizada porque el elemento elásticamente deformable (62; 1062) es una membrana, teniendo la membrana una forma globalmente cilíndrica o troncocónica con un semiángulo en el vértice superior a 45°, preferentemente a 60°.

7. Biela (1001) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el árbol (1004) va atornillado sobre el elemento elásticamente deformable (1062), estando realizada la rosca exterior (1604) sobre el árbol (1004).

8. Biela (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el árbol (4) va atornillado sobre el elemento elásticamente deformable (62), estando realizada la rosca interior (604) sobre el árbol (4).

9. Biela (1; 1001) según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque incluye medios suplementarios de solidarización del árbol con el elemento elásticamente deformable (62; 1062), tales como un pasador o cola colocada sobre la rosca exterior (604; 1604).

10. Biela (1; 1001) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la distancia (d6, d7) que media entre el árbol (4; 1004) y el órgano de seguridad (617; 1617) está comprendida entre 0,1 mm y 0,4 mm, preferentemente entre 0,2 mm y 0,3 mm, porque dicho límite de deformación elástica se alcanza para un esfuerzo (F1) comprendido entre 1000 N y 2000 N y porque el árbol (4; 1004) es apto para transmitir al órgano de seguridad (617; 1617) esfuerzos que alcanzan 12 000 N.

11. Biela (1; 1001) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento elásticamente deformable (62; 1062) está realizado en un material con módulo de elasticidad longitudinal superior a 100 000 MPa, tal como por ejemplo el titanio de clase TA6V.

12. Biela (1001) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende, además, un segundo conjunto semejante al primer conjunto y porque los dos órganos de seguridad (1617, 1761) están fijados a cada lado de una brida central (1050), estando los dos conjuntos dispuestos simétricamente con relación a dicha brida (1050).

13. Mecanismo aeronáutico, caracterizado porque comprende una biela (1; 1001) según una de las reivindicaciones precedentes.

14. Procedimiento de fabricación de una biela según una de las reivindicaciones 3 a 12, en el que se mecaniza, sobre el órgano de seguridad (617; 1617), la superficie de referencia común (605) y, a partir de dicha superficie de referencia común, se realizan mediante mecanizado dichas superficies de apoyo primera (611) y segunda (712).