ES2886150T3 - Procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo y actuador electromecánico - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo (12) de un actuador electromecánico (1), estando adaptado el órgano de bloqueo (12) para bloquear en posición un órgano de accionamiento impulsado por un motor eléctrico (11) del actuador electromecánico (1), caracterizado por que el procedimiento de vigilancia comprende las etapas de: - determinar un valor representativo de una corriente de alimentación (Ivr) del motor eléctrico (11) durante una fase de funcionamiento en vacío (Phv) del actuador electromecánico (1); - comparar el valor representativo de la corriente de alimentación con un umbral de corriente predeterminado (Iumbral), siendo definido el citado umbral de corriente predeterminado a partir de características nominales de funcionamiento en vacío del actuador electromecánico (1); - detectar un bloqueo accidental del órgano de bloqueo (12) cuando el valor representativo de la corriente de alimentación es superior o igual al umbral de corriente predeterminado.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo y actuador electromecánico
La invención se refiere a un procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo de un actuador electromecánico y a un actuador electromecánico que comprende un órgano de bloqueo vigilado por tal procedimiento.
Antecedentes de la invención
Un freno electromecánico de aeronave comprende en general al menos un actuador electromecánico que comprende un motor eléctrico y un pulsador accionado por el motor eléctrico para aplicar selectivamente una fuerza de presión sobre los elementos de fricción del freno, por ejemplo, una pila de discos de carbono.
Para realizar la función de frenado de estacionamiento, es decir la inmovilización de la aeronave sin que el piloto tenga que apoyar continuamente sobre los pedales de freno, el actuador electromecánico está provisto de un órgano de bloqueo que permite inmovilizar en posición selectivamente el pulsador del actuador. En la práctica, el órgano de bloqueo es por ejemplo un freno de falta de corriente que es alimentado en modo normal para permitir el desplazamiento libre del pulsador del actuador electromecánico bajo la acción del motor eléctrico, pero cuya alimentación es cortada para bloquear el pulsador en posición durante el cambio al modo de estacionamiento.
Existen pocos medios para conocer el estado real del órgano de bloqueo del actuador electromecánico y, por lo tanto, para detectar un eventual mal funcionamiento de este órgano de bloqueo, por ejemplo el bloqueo accidental de este último. Además, la implementación de los medios existentes conduce a un aumento no despreciable de la masa del actuador electromecánico.
El documento US 2005/258683 divulga un procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo de un actuador electromecánico, pudiendo el órgano de bloqueo bloquear en posición un órgano de accionamiento accionado por un motor eléctrico del actuador electromecánico.
Objeto de la invención
La invención tiene por objeto vigilar un órgano de bloqueo de un actuador electromecánico sin aumentar la masa de este actuador electromecánico.
Compendio de la invención
Con vistas a la realización de este objetivo, se propone un procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo de un actuador electromecánico, estando adaptado el órgano de bloqueo para bloquear en posición un órgano de accionamiento accionado por un motor eléctrico del actuador electromecánico, comprendiendo el procedimiento de vigilancia las etapas de:
- determinar un valor representativo de una corriente de alimentación del motor eléctrico durante una fase de funcionamiento en vacío del actuador electromecánico;
- comparar el valor representativo de la corriente de alimentación con un umbral de corriente predeterminado, siendo definido el citado umbral de corriente predeterminado a partir de las características nominales de funcionamiento en vacío del actuador electromecánico;
- detectar un bloqueo accidental del órgano de bloqueo cuando el valor representativo de la corriente de alimentación es superior al umbral de corriente predeterminado.
La vigilancia del órgano de bloqueo del actuador electromecánico se realiza por tanto por análisis de un valor representativo de la corriente de alimentación del motor eléctrico del actuador electromecánico, siendo obtenido el citado valor representativo, por ejemplo, mediante una medición de la citada corriente de alimentación realizada por un sensor de corriente preexistente. Esta vigilancia se realiza por tanto sin que sea necesario aumentar la masa del actuador electromecánico.
Se propone también un actuador electromecánico que comprende un órgano de accionamiento, un motor eléctrico adaptado para impulsar el órgano de accionamiento y un órgano de bloqueo adaptado para bloquear en posición el órgano de accionamiento. Según con la invención, el órgano de bloqueo es vigilado por el procedimiento de vigilancia descrito anteriormente.
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 los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte de una media rueda de aeronave provista de un freno que comprende un actuador electromecánico de la invención;
- la figura 2 es un gráfico que ilustra la posición de un pulsador y una corriente de alimentación de un motor eléctrico del actuador durante un movimiento de aproximación del pulsador hacia una pila de discos de freno, comprendiendo el actuador un órgano de bloqueo vigilado por el procedimiento de vigilancia de la invención, estando el órgano de bloqueo normalmente desbloqueado;
- la figura 3 es un esquema funcional que representa el procedimiento de vigilancia de la invención.
- la figura 4 es un gráfico similar al de la figura 2 obtenido por mediciones reales realizadas en un actuador electromecánico verdadero;
- la figura 5 es un gráfico similar al de la figura 2, que ilustra esta vez un movimiento de alejamiento del pulsador;
- la figura 6 es un gráfico similar al de la figura 4, que ilustra esta vez un bloqueo accidental del órgano de bloqueo;
- la figura 7 es un gráfico similar al de la figura 5, que ilustra esta vez un bloqueo accidental del órgano de bloqueo.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la figura 1, el procedimiento de vigilancia de la invención se utiliza aquí para vigilar un órgano de bloqueo de un actuador de frenado electromecánico 1 de la invención que equipa a un freno 2 de una rueda frenada 3 de una aeronave.
La rueda frenada 3 comprende una llanta 4 adaptada para recibir un neumático (no representado aquí) y montada a rotación sobre un eje 5 llevado por un tren de aterrizaje de la aeronave. Sobre el eje 5 está montada una corona 6 que lleva al menos un actuador electromecánico similar al actuador electromecánico 1 de la invención. A la corona 6 está fijado un tubo de torsión 7 que se extiende dentro de la llanta 4 para terminar en un soporte 8. La corona 6, y por lo tanto el tubo de torsión 7, se detienen en rotación con respecto a la eje 5 por medios de parada no representados aquí.
Entre el soporte 8 y el actuador electromecánico 1 se extienden elementos de fricción del freno 2 constituidos aquí por una pila de discos 9 compuesta de rotores que son solidarios en rotación de la llanta 4 y de estatores que son solidarios en rotación del tubo de torsión 7.
El actuador electromecánico 1 comprende un órgano de accionamiento, un motor eléctrico 11 adaptado para impulsar el órgano de accionamiento y un órgano de bloqueo 12 adaptado para bloquear en posición el órgano de accionamiento.
El órgano de accionamiento comprende aquí un pulsador 13, accionado por el motor eléctrico 11 para aplicar selectivamente una fuerza controlada sobre la pila de discos 9. Esta fuerza controlada induce fuerzas de fricción entre los rotores y los estatores de la pila de discos 9 y contribuye a ralentizar la rotación de la llanta 4 y por lo tanto a frenar la aeronave.
El órgano de bloqueo 12 es aquí un freno de falta de corriente, el cual, cuando está alimentado, deja libre el pulsador 13 del actuador electromecánico 1 para desplazarse bajo la acción del motor eléctrico 11, pero, cuando ya no está alimentado, bloquea en posición el pulsador 13.
El actuador electromecánico 1 se utiliza así para implementar al menos dos modos de frenado: un modo de frenado solicitado y un modo de frenado de estacionamiento.
En el modo de frenado solicitado, el pulsador 13 del actuador electromecánico 1 es desplazado con respecto a la pila de discos 9 por el motor eléctrico 11. El motor eléctrico 11 es alimentado por una corriente de alimentación Ia en función de órdenes de frenado recibidas de un ordenador de frenado, no representado.
En el modo de frenado de estacionamiento, el pulsador 13 es controlado para ejercer una fuerza de estacionamiento sobre la pila de discos 9, y después queda bloqueado en posición por el órgano de bloqueo 12.
La activación de cada uno de estos modos de frenado genera un movimiento de aproximación del pulsador 13, en el transcurso del cual el pulsador 13 se desplaza hacia la pila de discos 9 sin entrar en contacto con esta última. Asimismo, la desactivación de cada uno de estos modos de frenado genera un movimiento de alejamiento del pulsador 13, en el transcurso del cual el pulsador 13 se aleja de la pila de discos 9 sin entrar en contacto con esta última. Durante el movimiento de aproximación del pulsador 13 y durante el movimiento de alejamiento del pulsador 13, el actuador electromecánico 1 no aplica ninguna fuerza sobre la pila de discos 9.
El movimiento de aproximación y el movimiento de alejamiento del pulsador 13 se pueden descomponer en dos fases: una fase preliminar y una fase de funcionamiento en vacío. La figura 2 ilustra la posición Pos del pulsador 13 y la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de aproximación del pulsador 13. Por convenio, se considera que la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 es positiva durante el movimiento de aproximación del pulsador 13.
En el transcurso de la fase preliminar Php, la corriente de alimentación la del motor eléctrico 11 presenta la forma de un pico de corriente 14 correspondiente al accionamiento de la inercia del pulsador 13. Esta fase preliminar Php corresponde a una fase de aceleración del pulsador 13. La posición Pos del pulsador 13 varía de manera significativa a partir de este pico de corriente 14.
En el transcurso de la fase de funcionamiento en vacío Phv, la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 es sensiblemente constante. La velocidad del pulsador es estable, sensiblemente constante, y la posición Pos del pulsador 13 varía linealmente.
El pulsador 13 tiene un comportamiento similar cuando efectúa un movimiento de alejamiento, excepto que la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 es negativa y que el movimiento del pulsador 13 es efectuado en sentido opuesto.
El procedimiento de vigilancia de la invención pretende, cuando se solicita un frenado, detectar un bloqueo accidental del órgano de bloqueo 12, mientras que este último debería estar normalmente desbloqueado para permitir el libre desplazamiento del pulsador 13 del actuador electromecánico 1. El principio de funcionamiento del procedimiento de vigilancia reside en el hecho de que la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 es anormalmente elevada durante una fase de funcionamiento en vacío Phv cuando el órgano de bloqueo 12 está anormalmente bloqueado.
Con referencia a la figura 3, el procedimiento de vigilancia de la invención comprende para esto una etapa E1 en el transcurso de la cual se determina un valor representativo Ivr de la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 durante una fase de funcionamiento en vacío Phv del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de aproximación del pulsador 13 o durante un movimiento de alejamiento del pulsador 13. En este caso, el valor representativo de la corriente de alimentación Ivr es un valor absoluto de una media de los valores medidos de la corriente de alimentación Ia durante una duración T. La corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 se mide con la ayuda de un sensor de corriente 15 (representado esquemáticamente en la figura 1) situado aquí al exterior del actuador electromecánico 1. La utilización de una media de la corriente de alimentación permite suprimir al menos parcialmente un ruido que afecta a la medición de la corriente. La utilización de un valor absoluto de la corriente permite realizar la medición de la corriente de alimentación en el transcurso de una fase del funcionamiento en vacío Phv de un movimiento de aproximación o de un movimiento de alejamiento sin modificar el procedimiento de vigilancia.
El procedimiento de vigilancia de la invención comprende a continuación una etapa E2 en el transcurso de la cual se compara el valor representativo de la corriente de alimentación Ivr con un umbral de corriente predeterminado Iumbral. El umbral de corriente predeterminado Iumbral se define a partir de las características nominales de funcionamiento en vacío del actuador electromecánico 1.
El procedimiento de vigilancia de la invención comprende a continuación una etapa E3 en el transcurso de la cual se detecta un bloqueo accidental del órgano de bloqueo 12 cuando el valor representativo de la corriente de alimentación Ivr es superior o igual al umbral de corriente predeterminado Iumbral. Si el valor representativo de la corriente de alimentación Ivr es estrictamente inferior al umbral de corriente predeterminado Iumbral, se detecta un desbloqueo normal del órgano de bloqueo.
En el caso en que se detecte un bloqueo accidental del órgano de bloqueo, el procedimiento de vigilancia de la invención comprende etapas de confirmación para confirmar el bloqueo accidental.
El principio de estas etapas de confirmación reside en primer lugar en el hecho de que, cuando la temperatura ambiente en la cual evoluciona el actuador electromecánico 1 es baja, los rozamientos internos al actuador electromecánico 1 son importantes, lo que puede conducir a una elevación de la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 durante el funcionamiento en vacío del actuador electromecánico 1. El principio de estas etapas de confirmación reside a continuación en el hecho de que, si transcurrido un tiempo Tec relativamente pequeño desde una utilización precedente del actuador electromecánico 1, el actuador electromecánico 1 no habrá tenido tiempo de enfriarse y, por lo tanto, su funcionamiento no se verá perturbado por rozamientos internos.
Las etapas de confirmación comprenden así una etapa E4 en el transcurso de la cual se determina un valor representativo de una temperatura Tvr del actuador electromecánico 1, y una etapa E5 en el transcurso de la cual se determina un tiempo Tec transcurrido desde una utilización previa del actuador electromecánico 1. El valor representativo de la temperatura Tvr del actuador electromecánico 1 es aquí una medición de la temperatura interna del actuador electromecánico 1 realizada por un sensor de temperatura 16 situado en el interior del actuador electromecánico 1.
Las etapas de confirmación comprenden a continuación una etapa E6 en el transcurso de la cual se compara el valor representativo de la temperatura Tvr del actuador electromecánico 1 con un umbral de temperatura predeterminado Tempumbral, y una etapa durante la cual se compara el tiempo transcurrido Tec con un umbral temporal predeterminado Tumbral.
Las etapas de confirmación comprenden además una etapa E7 que permite invalidar la vigilancia del órgano de bloqueo 12 cuando el valor representativo de la temperatura Tvr del actuador electromecánico 1 es estrictamente
inferior al umbral de temperatura predeterminado Tempumbral y cuando el tiempo transcurrido Tec es estrictamente superior al umbral temporal predeterminado Tumbral, y la etapa E8 que permite confirmar el bloqueo accidental del órgano de bloqueo 12 cuando el valor representativo de la temperatura Tvr del actuador electromecánico 1 es superior o igual al umbral de temperatura predeterminado Tempumbral o cuando el tiempo transcurrido Tec es inferior o igual al umbral temporal predeterminado Tumbral.
Cuando se detecte el bloqueo accidental del órgano de bloqueo 12, se activa una alarma para avisar al piloto y/o para generar un mensaje de fallo con destino a un ordenador cualquiera de un sistema de frenado que integre el actuador electromecánico 1. Se puede ordenar entonces una reconfiguración o una autocorrección del sistema de frenado, para intentar corregir el bloqueo accidental del órgano de bloqueo 12 y para restaurar el actuador electromecánico 1 en condiciones de funcionamiento normales.
Las figuras 4 a 7, obtenidas por mediciones realizadas en un actuador electromecánico verdadero montado en un freno de aeronave verdadero, permiten ilustrar el principio del procedimiento de vigilancia según el cual la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 es anormalmente elevada durante una fase de funcionamiento en vacío Phv cuando el órgano de bloqueo 12 está anormalmente bloqueado.
La figura 4 ilustra la posición del pulsador 13 y la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de aproximación del pulsador 13 mientras que el órgano de bloqueo 12 está normalmente desbloqueado. Se observa que la corriente de alimentación Ia es inferior al umbral de corriente predeterminado Iumbral durante la fase de funcionamiento en vacío Phv del actuador electromecánico 1.
La figura 5 ilustra la posición del pulsador 13 y la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de alejamiento del pulsador 13 mientras que el órgano de bloqueo 12 está normalmente desbloqueado. Se observa que la corriente de alimentación la es inferior en valor absoluto al umbral de corriente predeterminado Iumbral (aquí negativo) durante la fase de funcionamiento en vacío Phv del actuador electromecánico 1.
La figura 6 ilustra la posición del pulsador 13 y la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de aproximación del pulsador 13 mientras que el órgano de bloqueo 12 está anormalmente bloqueado. Se observa que la corriente de alimentación Ia es netamente superior al umbral de corriente predeterminado Iumbral durante la fase de funcionamiento en vacío Phv del actuador electromecánico 1.
La figura 7 ilustra la posición del pulsador 13 y la corriente de alimentación Ia del motor eléctrico 11 del actuador electromecánico 1 durante un movimiento de alejamiento del pulsador 13 mientras que el órgano de bloqueo 12 está anormalmente bloqueado. Se observa que la corriente de alimentación Ia es netamente superior en valor absoluto al umbral de corriente predeterminado Iumbral durante la fase de funcionamiento en vacío Phv del actuador electromecánico 1.
La invención no se limita al modo de realización particular que se acaba de describir, sino que, por el contrario, cubre cualquier variante que entre en el marco de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
En particular, es posible implementar el procedimiento de vigilancia de la invención para vigilar un órgano de bloqueo de un actuador electromecánico cualquiera provisto de tal órgano de bloqueo.
Aunque se haya indicado que el valor representativo de la corriente de alimentación es un valor absoluto de una media de los valores medidos de la corriente de alimentación, este valor representativo de la corriente de alimentación puede ser diferente: es posible por ejemplo utilizar directamente una valor medido de la corriente, o bien utilizar otra magnitud representativa de la corriente de alimentación (magnitud eléctrica diferente, etc.). Por supuesto, el sensor de corriente puede estar situado directamente en el actuador electromecánico.
Asimismo, el valor representativo de la temperatura del actuador electromecánico se puede obtener de manera diferente, por ejemplo a través de una sonda de temperatura del freno, o por análisis de un parámetro que no requiera sensor de temperatura (por ejemplo, la variación de la resistencia de un devanado del motor eléctrico o bien, cuando el órgano de bloqueo es un freno de falta de corriente, de un devanado del citado freno de falta de corriente).
Se observa además que la fase de funcionamiento en vacío, en el transcurso de la cual se determina el valor representativo de una corriente de alimentación del motor eléctrico, puede ser una fase de funcionamiento asociada tanto a un frenado en modo de estacionamiento como a un frenado en el modo ordenado cuando la aeronave rueda (aterrizaje, rodaje).
Claims (8)
1. Procedimiento de vigilancia de un órgano de bloqueo (12) de un actuador electromecánico (1), estando adaptado el órgano de bloqueo (12) para bloquear en posición un órgano de accionamiento impulsado por un motor eléctrico (11) del actuador electromecánico (1), caracterizado por que el procedimiento de vigilancia comprende las etapas de:
- determinar un valor representativo de una corriente de alimentación (Ivr) del motor eléctrico (11) durante una fase de funcionamiento en vacío (Phv) del actuador electromecánico (1);
- comparar el valor representativo de la corriente de alimentación con un umbral de corriente predeterminado (Iumbral), siendo definido el citado umbral de corriente predeterminado a partir de características nominales de funcionamiento en vacío del actuador electromecánico (1);
- detectar un bloqueo accidental del órgano de bloqueo (12) cuando el valor representativo de la corriente de alimentación es superior o igual al umbral de corriente predeterminado.
2. Procedimiento de vigilancia según la reivindicación 1, en el que el valor representativo de la corriente de alimentación (Ivr) es un valor absoluto de una media de valores medidos de la corriente de alimentación (Ia).
3. Procedimiento de vigilancia según una de las reivindicaciones precedentes que comprende además etapas de confirmación destinadas, cuando se detecte un bloqueo accidental del órgano de bloqueo (12), a confirmar el citado bloqueo accidental, comprendiendo las citadas etapas de confirmación las etapas de:
- determinar un valor representativo de una temperatura (Tvr) del actuador electromecánico (1);
- comparar el valor (Tvr) representativo de la temperatura del actuador electromecánico con un umbral de temperatura predeterminado (Tempumbral).
4. Procedimiento de vigilancia según la reivindicación 3, en el que las etapas de confirmación comprenden además las etapas de:
- determinar un tiempo transcurrido (Tec) desde una utilización precedente del actuador electromecánico (1);
- comparar el tiempo transcurrido (Tec) con un umbral temporal predeterminado (Tumbral).
5. Procedimiento de vigilancia según las reivindicaciones 3 y 4, en el que las etapas de confirmación comprenden además las etapas de:
- invalidar la vigilancia del órgano de bloqueo (12) cuando el valor representativo de la temperatura (Tvr) del actuador electromecánico (1) es estrictamente inferior al umbral de temperatura predeterminado (Tempumbral) y cuando el tiempo transcurrido (Tec) es estrictamente superior al umbral temporal predeterminado (Tumbral);
- confirmar el bloqueo accidental del órgano de bloqueo (12) cuando el valor representativo de la temperatura (Tvr) del actuador electromecánico (1) es superior o igual al umbral de temperatura predeterminado (Tempumbral) o cuando el tiempo transcurrido (Tec) es inferior o igual al umbral temporal predeterminado (Tumbral).
6. Procedimiento de vigilancia según una de las reivindicaciones precedentes que comprende además, cuando se detecte un bloqueo accidental del órgano de bloqueo (12), una etapa de reconfiguración o de autocorrección destinada a intentar desbloquear el órgano de bloqueo (12).
7. Sistema de frenado que comprende un ordenador y un actuador electromecánico, comprendiendo el actuador electromecánico un órgano de accionamiento, un motor eléctrico (11) adaptado para impulsar el órgano de accionamiento y un órgano de bloqueo (12) adaptado para bloquear en posición el órgano de accionamiento, caracterizado por que el ordenador comprende medios adaptados para implementar el procedimiento de vigilancia según una de las reivindicaciones 1 a 6 para vigilar el órgano de bloqueo (12).
8. Sistema de frenado según la reivindicación 7, siendo el actuador electromecánico (1) un actuador de frenado que equipa a un freno (2) de una rueda (3) de aeronave, comprendiendo el órgano de accionamiento un pulsador (13) accionado por el motor eléctrico (11) para aplicar selectivamente una fuerza controlada a elementos de fricción (9) del freno (2).
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