ES2314236T3 - Biela fusible con amortiguador y tope antirretorno. - Google Patents
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Abstract
Biela que comprende un vástago (2) que tiene en cada extremidad un órgano de unión (3, 4) y que tiene un eje geométrico que pasa por los dos órganos de unión (3, 4), en la cual el citado vástago (2) comprende una zona fusible (5) en forma de sección estrechada entre una primera porción de vástago (6) unida a un primer órgano de unión (3) y una segunda porción de vástago (7) unida al segundo órgano de unión (4), estando destinada la citada zona fusible (5) a romperse cuando la fuerza de tracción soportada por la citada biela es superior a un valor predeterminado, y en la cual medios (10, 11, 14) para hacer indisociables las dos porciones de vástago (6, 7) en caso de rotura de la zona fusible (5) comprenden un cuerpo de cilindro (10) coaxial con el eje X y solidario por una de sus extremidades (9) de la primera porción de vástago (6), presentando el citado cuerpo de cilindro (10) en la otra extremidad un fondo (13) en el cual está dispuesto un orificio (14) a través del cual es susceptible de deslizar la segunda porción de vástago (7), definiendo el citado cuerpo de cilindro (10) una cavidad cilíndrica (15) en la cual se aloja la zona fusible (5), así como un collarín (11) formado alrededor de la segunda porción de vástago (7) y susceptible de deslizar dentro de la citada cavidad (15), caracterizada porque comprende, además, una pluralidad de dientes (21) formados en la pared interna del cuerpo de cilindro (10) en la cámara anular (22) delimitada por el collarín (11) y el fondo (13) del cuerpo de cilindro (10), siendo los citados dientes (21) susceptibles de ser rotos por el collarín (11) a continuación de la rotura de la zona fusible (5), para amortiguar el choque en caso de rotura de la zona fusible, porque ésta comprende, además, medios para impedir el retorno hacia atrás de la segunda porción de vástago (7) después de la rotura de la zona fusible (5) y porque los medios antirretorno de la segunda porción de vástago (7) comprenden, al menos, un primer diente (21a) formado en la pared interna del cuerpo de cilindro (10) enfrente de una ranura helicoidal (23a, 23b) dispuesta en la periferia del collarín (11), provocando la cooperación del citado primer diente (21a) con la citada ranura (23a, 23b) inmediatamente después de la rotura de la zona fusible (5) una torsión de al menos una de las porciones de vástago (7), y formando el citado primer diente (21a) un tope antirretorno después de su rebasamiento por el collarín (11) a consecuencia de la rotación inversa de la citada porción de vástago (7) por efecto elástico.
Description
Biela fusible con amortiguador y tope
antirretorno.
La invención se refiere a las bielas que sirven
para unir dos elementos de estructura.
Ésta se refiere de modo más preciso a una biela
que comprende un vástago que tiene en cada extremidad un órgano de
unión y que tiene un eje geométrico X que pasa por los dos órganos
de unión.
Es conocido, especialmente en aeronáutica, unir
entre sí dos elementos de estructura por medio de bielas. Estas
bielas deben ser, a la vez, ligeras y muy resistentes, tanto en
tracción como en compresión.
En caso de choque en un elemento de estructura,
la biela es sometida a un pico de tensión. Para evitar la
destrucción de los elementos de estructura, difíciles de reparar, es
preferible que, más allá de un umbral de tensión determinado, sea la
biela la que absorba el choque, por deformación plástica o
simplemente por rotura. Pero en caso de rotura, los dos elementos
separados de la biela pasan a ser incontrolables y pueden causar
daños a las piezas cercanas y, además, la biela ya no cumple su
función.
El documento FR 2 795 793 describe una biela
fusible de absorción de energía que comprende dos elementos
coaxiales, a saber, un cilindro equipado en una de sus extremidades
con un órgano de unión, y un vástago unido al segundo órgano de
unión que comprende un collarín que se aloja en una cavidad
cilíndrica del cilindro, estando dispuestos dos manguitos fusibles
que rodean el vástago a una y otra parte del collarín, apoyados
contra un fondo del cilindro y una cara del collarín. Esta biela
comprende, así, un órgano fusible en el sentido de la tracción y en
el sentido de la compresión. Para ajustar la resistencia de cada
órgano fusible, formado por un manguito, este último comprende una
pluralidad de luces alargadas y paralelas al eje geométrico de la
biela. Para asegurar el paralelismo de los dos elementos después
del pandeo de un manguito, el cilindro comprende en el lado de su
órgano de unión un asiento cilíndrico dentro del cual puede deslizar
la extremidad libre del vástago. El cilindro comprende, por tanto,
una porción maciza que aumenta la masa de la biela. Además, los
órganos fusibles son voluminosos y necesitan un gran trabajo de
mecanizado para realizar las luces.
Por otra parte, el documento US 4.066.149
describe una biela que contiene un vástago que presenta una sección
estrechada, instalado en una disposición de tubo telescópico. En
caso de rotura, el choque es amortiguado por arrollamientos
helicoidales. Además, el documento
GB-A-793541 describe un sistema de
amortiguamiento que comprende una parte fileteada deformable.
El objeto de la invención es proponer una biela
de tipo tradicional que pueda romperse cuando la fuerza de tracción,
a consecuencia de un choque, sea superior a un valor predeterminado,
sin originar daños a las piezas cercanas y que asegure su función de
unión después de la rotura, sin excesivo aumento de masa, al tiempo
que se evite un retorno hacia atrás.
Así pues, la invención se refiere a una biela
que comprende un vástago que tiene en cada extremidad un órgano de
unión y que tiene un eje geométrico que pasa por los dos órganos de
unión, en la cual el citado vástago comprende una zona fusible en
forma de sección estrechada entre una primera porción de vástago
unida a un primer órgano de unión y una segunda porción de vástago
unida al segundo órgano de unión, estando destinada la citada zona
fusible a romperse cuando la fuerza de tracción soportada por la
citada biela es superior a un valor predeterminado, y en la cual
medios para hacer indisociables las dos porciones de vástago en caso
de rotura de la zona fusible comprenden un cuerpo de cilindro
coaxial con el eje X y solidario por una de sus extremidades de la
primera porción de vástago, presentando el citado cuerpo de cilindro
en la otra extremidad un fondo en el cual está dispuesto un
orificio a través del cual es susceptible de deslizar la segunda
porción de vástago, definiendo el citado cuerpo de cilindro una
cavidad cilíndrica en la cual se aloja la zona fusible así como un
collarín (11) formado alrededor de la segunda porción de vástago y
susceptible de deslizar dentro de la citada cavidad, caracterizada
porque comprende, además, una pluralidad de dientes formados en la
pared interna del cuerpo de cilindro en la cámara anular delimitada
por el collarín y el fondo del cuerpo de cilindro, siendo los
citados dientes susceptibles de ser rotos por el collarín a
consecuencia de la rotura de la zona fusible, para amortiguar el
choque en caso de rotura de la zona fusible, porque ésta comprende,
además, medios para impedir el retorno hacia atrás de la segunda
porción de vástago después de la rotura de la zona fusible y porque
los medios antirretorno de la segunda porción de vástago comprenden,
al menos, un primer diente formado en la pared interna del cuerpo
de cilindro enfrente de una ranura helicoidal dispuesta en la
periferia del collarín, provocando la cooperación del citado primer
diente con la citada ranura inmediatamente después de la rotura de
la zona fusible, una torsión de al menos una de las porciones de
vástago, y formando el citado primer diente un tope antirretorno
después de su
rebasamiento por el collarín a consecuencia de la rotación inversa de la citada porción de vástago por efecto elástico.
rebasamiento por el collarín a consecuencia de la rotación inversa de la citada porción de vástago por efecto elástico.
Otras ventajas y características de la invención
se deducirán de la lectura de la descripción que sigue hecha a
título de ejemplo y refiriéndose a los dibujos anejos, en los
cuales:
- la figura 1 es un corte longitudinal de una
biela de acuerdo con la invención;
- la figura 2 es un corte longitudinal de la
biela de la figura 1 después de la rotura de la zona fusible;
- la figura 3 es un corte transversal del cuerpo
de cilindro según la línea III-III de la figura
1;
- la figura 4 muestra desarrollada en un plano
la disposición de los dientes en la superficie interna del cilindro,
y la periferia del collarín antes de la rotura de la zona fusible en
una biela que comprende medios antirretorno, y
- la figura 5, semejante a la figura 4, muestra
la posición del collarín después de la rotura de la zona
fusible.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 1 y 2 muestran una biela 1 que
comprende un vástago 2 de eje X equipado en cada una de sus
extremidades 2a y 2b con un órgano de unión, indicado por 3 en la
extremidad 2a, e indicado por 4 en la extremidad 2b.
Los órganos de unión 2a y 2b son del tipo de
rótula cuyo eje es perpendicular al eje X.
El vástago 2 comprende una sección estrechada
que forma una zona fusible 5 entre una primera porción de vástago 6
situada en el lado del primer órgano de unión 3 y una segunda
porción de vástago 7 situada en el lado del segundo órgano de unión
4. Esta zona fusible 5 está destinada a romperse, cuando la fuerza
de tracción soportada por la biela 1 es superior a un valor
predeterminado, a consecuencia, por ejemplo, de un simple choque
sobre uno de los elementos de estructura unidos por la biela 1.
La primera porción de vástago 6 es netamente más
corta que la segunda porción de vástago 7, y comprende cerca de su
extremidad 2a, un ensanchamiento anular 8 fileteado en su periferia,
destinado a recibir la extremidad 9 de un cilindro 10 de eje X.
La segunda porción de vástago 7 presenta en su
zona media un collarín 11 de eje X que tiene un diámetro ligeramente
inferior al del ensanchamiento anular 8.
El cilindro 10 rodea el vástago 2 prácticamente
en toda su longitud. Éste comprende en su extremidad 9 un fileteado
interior que coopera con el fileteado externo del ensanchamiento
anular 8. Su diámetro interno es superior al del vástago 2 y
ligeramente superior al del collarín 11. Éste comprende en su otra
extremidad 12 un fondo 13 que presenta un orificio 14 de eje X
atravesado por la segunda porción de vástago 7. El fondo 13 es
suficientemente rígido para soportar un choque durante la rotura de
la zona fusible 5 y el orificio 14 es susceptible de hacer la
función de un asiento cilíndrico para la segunda porción de vástago
7.
El cilindro 10 delimita una cavidad interna 15
en la cual se alojan la zona fusible 5 y el collarín 11. La zona
fusible 5 está situada cerca de la extremidad 9 del cilindro 10 y el
collarín 11 está situado sensiblemente a media distancia entre la
zona fusible 5 y el fondo 13 del cilindro 10.
En caso de rotura de la zona fusible 5, la pared
interna del cilindro 10 constituye un asiento cilíndrico para el
collarín 11.
Así pues, la estructura de la biela descrita
anteriormente permite controlar el lugar exacto de la rotura del
vástago 2, en el caso en que la biela 1 sea sometida a una fuerza de
tracción superior a una fuerza predeterminada, por la sección
estrechada de la zona fusible 5. En caso de rotura de la zona
fusible 5, las dos porciones de vástago 6 y 7, se hacen
indisociables gracias a la presencia del cilindro 10 solidario por
su extremidad 9 de la primera porción de vástago 7, y a la presencia
del collarín 11 aprisionado en la cavidad interna 15 del collarín
10. La amplitud de la distancia entre ejes de las dos porciones de
vástago 6 y 7 separadas está limitada igualmente debido a que el
collarín 11 desliza dentro del cilindro 10 a la manera de un
pistón.
Muy ventajosamente, la biela 1 descrita
anteriormente, comprende, además, medios mecánicos 20 para
amortiguar el choque después de la rotura de la zona fusible 5.
Estos medios mecánicos 20 están realizados, por
ejemplo, en forma de picos o de dientes 21 previstos en la pared
interna del cilindro 10 en la cámara 22 delimitada por el collarín
11 y el fondo 13 del cilindro 10.
Estos dientes 21 están repartidos,
preferentemente, en una o varias espirales en la cámara 22 en el
lado del collarín 11. Estos dientes 21 tienen una longitud tal que
pueden ser cizallados por el collarín 11 durante el desplazamiento
de este último a consecuencia de la rotura de la zona fusible 5.
En caso de rotura de la zona fusible 5, los
dientes 21 serán rotos en cascada, es decir, que los dientes más
próximos al collarín 11, en la situación normal de la biela 1, serán
rotos los primeros. Esta disposición permite absorber
progresivamente al menos una parte de la energía liberada por la
rotura de la zona fusible 5.
Los dientes rotos 21 permanecen aprisionados en
la cámara 22, y si la energía liberada por la rotura de la zona
fusible 5 es suficiente para romper todos los dientes 21, el
collarín 11 comprimirá los dientes rotos 21 contra el fondo 13 del
cilindro 10 hasta la absorción de la energía restante. A
continuación, el collarín 11 será libre de desplazarse dentro del
cilindro 10 en función de la dirección de la fuerza que se ejerza
sobre los órganos de unión 3 y 4.
Las figuras 4 y 5 muestran un desarrollo en un
plano de la pared interna del cilindro 10, que comprende dos
espirales S1, S2 de dientes 21 diametralmente opuestos,
comprendiendo cada espiral S1, S2, por ejemplo, una espira y media,
y siendo las dos espirales S1 y S2 diametralmente opuestas.
Durante la rotura de la zona fusible 5, el
collarín 11, que, inicialmente, antes de la rotura, estaba próximo a
los primeros dientes 21a de las dos espirales S1 y S2, romperá estos
dientes 21a, después los segundos dientes 21b de cada espiral, y así
sucesivamente.
En las figuras 4 y 5, se ve que, de acuerdo con
una variación de realización de la invención, la periferia del
collarín 11 comprende dos ranuras helicoidales indicadas por 23a y
23b, diametralmente opuestas que desembocan en la cámara 22 enfrente
de los dos primeros dientes 21a y 21b de las dos espirales S1 y
S2.
Durante la rotura de la zona fusible 5, el
collarín 11 se desplazará hacia la derecha en la figura 4, y los
primeros dientes 21a, denominados dientes guiadores, de las dos
espirales S1 y S2, se introducirán en las ranuras helicoidales 23a y
23b, sin romperse. El collarín 11, al principio de su movimiento de
traslación, sufrirá un par de torsión que absorberá una parte de la
energía.
Durante este movimiento de torsión, los segundos
dientes 21b, después los terceros dientes y eventualmente los
siguientes serán golpeados por los sectores periféricos del collarín
11 situados entre las ranuras helicoidales 23a y 23b y se romperán,
absorbiendo una parte de la energía.
Cuando el collarín 11 haya rebasado una
distancia suficiente para desengranarse de los dientes 21a y 21b,
éste, por efecto muelle, volverá a tomar su posición angular inicial
dentro del cilindro 10, después continuará su recorrido hacia el
fondo 13 de la manera descrita anteriormente, experimentando un
movimiento de torsión por segundos dientes guiadores y rompiendo
todos los dientes encontrados.
Con este modo de realización particular, el
collarín 11 será libre después de desplazarse dentro del cilindro 10
en función de la dirección de la fuerza que se ejerza sobre los
órganos de unión 3 y 4, pero el camino de retorno recorrido por el
collarín 11 estará limitado por dientes seguidores 21a y 21b que,
como se ve ahora en la figura 5, sirven de tope al collarín 11 en el
sentido de la compresión, al no estar ya estos dientes guiadores 21a
y 21b enfrente de las ranuras helicoidales 23a y 23b.
Claims (2)
1. Biela que comprende un vástago (2) que tiene
en cada extremidad un órgano de unión (3, 4) y que tiene un eje
geométrico que pasa por los dos órganos de unión (3, 4), en la cual
el citado vástago (2) comprende una zona fusible (5) en forma de
sección estrechada entre una primera porción de vástago (6) unida a
un primer órgano de unión (3) y una segunda porción de vástago (7)
unida al segundo órgano de unión (4), estando destinada la citada
zona fusible (5) a romperse cuando la fuerza de tracción soportada
por la citada biela es superior a un valor predeterminado, y en la
cual medios (10, 11, 14) para hacer indisociables las dos porciones
de vástago (6, 7) en caso de rotura de la zona fusible (5)
comprenden un cuerpo de cilindro (10) coaxial con el eje X y
solidario por una de sus extremidades (9) de la primera porción de
vástago (6), presentando el citado cuerpo de cilindro (10) en la
otra extremidad un fondo (13) en el cual está dispuesto un orificio
(14) a través del cual es susceptible de deslizar la segunda porción
de vástago (7), definiendo el citado cuerpo de cilindro (10) una
cavidad cilíndrica (15) en la cual se aloja la zona fusible (5), así
como un collarín (11) formado alrededor de la segunda porción de
vástago (7) y susceptible de deslizar dentro de la citada cavidad
(15), caracterizada porque comprende, además, una pluralidad
de dientes (21) formados en la pared interna del cuerpo de cilindro
(10) en la cámara anular (22) delimitada por el collarín (11) y el
fondo (13) del cuerpo de cilindro (10), siendo los citados dientes
(21) susceptibles de ser rotos por el collarín (11) a continuación
de la rotura de la zona fusible (5), para amortiguar el choque en
caso de rotura de la zona fusible, porque ésta comprende, además,
medios para impedir el retorno hacia atrás de la segunda porción de
vástago (7) después de la rotura de la zona fusible (5) y porque los
medios antirretorno de la segunda porción de vástago (7) comprenden,
al menos, un primer diente (21a) formado en la pared interna del
cuerpo de cilindro (10) enfrente de una ranura helicoidal (23a, 23b)
dispuesta en la periferia del collarín (11), provocando la
cooperación del citado primer diente (21a) con la citada ranura
(23a, 23b) inmediatamente después de la rotura de la zona fusible
(5) una torsión de al menos una de las porciones de vástago (7), y
formando el citado primer diente (21a) un tope antirretorno después
de su rebasamiento por el collarín (11) a consecuencia de la
rotación inversa de la citada porción de vástago (7) por efecto
elástico.
2. Biela de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que los dientes (21) están
repartidos al menos en una espiral (S1, S2).
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