BRPI1005343A2

BRPI1005343A2 - mÉtodo de gerir frenagem de estacionamento em um sistema de frenagem para um veÍculo equipado com pelo menos um freio elÉtrico

Info

Publication number: BRPI1005343A2
Application number: BRPI1005343-3A
Authority: BR
Inventors: Frederic Ragot; Emmanuel Colin; Stephane Mudry; Jean-Baptiste Vaney
Original assignee: Messier Bugatti Dowty
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2013-04-02
Also published as: US20130138317A1; BRPI1005343B1; US9169006B2; EP2439116A1; CA2726750C; FR2954741A1; FR2954741B1; EP2340971B1; EP2439116B1; CA2726750A1; US20110160975A1; BR122019014256B1; EP2340971A1; CN102107654A; CN103332182B; CN103332182A; US9169007B2

Abstract

MÉTODO DE GERIR FRENAGEM DE ESTACIONAMENTO EM UM SISTEMA DE FRENAGEM PARA UM VEÍCULO EQUIPADO COM PELO MENOS UM FREIO ELÉTRICO. A invenção se refere a um método de gerir frenagem de estacionamento em um sistema de frenagem para um veículo equipado com pelo menos um freio elétrico incluindo pelo menos um atuador elétrico (8) com um impulsor (13) acionado por um motor elétrico para aplicar seletivamente uma força contra elementos de fricção (11) do freio, o método compreendendo as etapas de: - estabelecer uma série de tabelas de ajuste direto para a frenagem de estacionamento, correspondendo a situações de frenagem em diferentes níveis de energia; - ao aplicar frenagem de estacionamento, selecionar uma tabela de ajuste direto que corresponde a uma situação de frenagem precedente à aplicação de frenagem de estacionamento, e - ajustar diretamente uma força de frenagem de estacionamento em aplicação com a tabela de ajuste direto selecionada.

Description

"MÉTODO DE GERIR FRENAGEM DE ESTACIONAMENTO EM UM SISTEMA DE FRENAGEM PARA UM VEÍCULO EQUIPADO COM PELO MENOS UM FREIO ELÉTRICO"

A invenção se refere a um método de gerir frenagem de estacionamento em um sistema de frenagem para um veículo equipado com freios elétricos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Freios elétricos para um veículo, em particular uma aeronave, geralmente compreendem pelo menos um atuador elétrico tendo um impulsor acionado por um motor elétrico para aplicar seletivamente uma força contra elementos de fricção do freio.

A fim de bloquear o veículo, por exemplo, quando ele está estacionado em um espaço de estacionamento, o impulsor do atuador é colocado em uma posição em que ele exerce uma força controlada sobre o elemento de fricção e, em seguida o impulsor é bloqueado nesta posição para que ele continue a exercer uma força de estacionamento sobre os elementos de fricção, permitindo que a fonte de alimentação de energia para o motor seja desligada e, assim, reduzir o consumo de energia elétrica do freio.

No entanto, dadas as variações dimensionais dos componentes de um freio em função da temperatura, a força de estacionamento varia ao longo do tempo, e por isso é necessário proporcionar um ajuste da posição do impulsor.

Em particular a partir de documentos US 6.959.794 e FR 2.880.603, é conhecido ajustar a força de estacionamento aplicado em instantes dados, ou usando um sensor de força montado em um dos componentes do sistema de frenagem e assegurando que a força é mantida em um valor constante por meio de um circuito fechado que atua sobre a posição do impulsor em função do valor da força, ou então implementando de um assim chamado método de "retorno-a-zero" incluindo as etapas de desbloquear o impulsor, retrair este impulsor a força zero, e então avançá-lo mais uma vez até que ele exerça a força necessária como medida a partir de um dos parâmetros de operação do atuador, por exemplo, a corrente da fonte de alimentação consumida pelo motor elétrico do atuador.

Estes dois meios consomem eletricidade, e isto pode representar um problema na medida em que quando estacionado, o sistema de frenagem é alimentado apenas pela bateria do veículo.

O documento acima mencionado US 6.959.794 também divulga o ajuste da posição do impulsor em concordância com uma assim chamada tabela de "ajuste direto" que faz com que a posição do impulsor seja variada em função unicamente do espaço de tempo que decorreu desde que o freio de estacionamento foi aplicado. A fim de garantir que o freio de estacionamento permaneça eficaz, independentemente das circunstâncias, é então necessário que a tabela de ajuste corresponda a compensar os efeitos da frenagem de emergência, ou seja, uma situação na qual os componentes são submetidos a uma grande quantidade de dilatação pouco depois aplicação do freio de estacionamento. Esta expansão dilatação, em particular um prolongamento muito considerável do tubo de torção que transporta os discos. Com o impulsor travado em uma posição que ele é estacionário em relação ao tubo de torção, um prolongamento do tubo de torção dá origem a uma redução da força de frenagem. A fim de compensar esta redução, é necessário prever uma tabela de ajuste direto que faz com que o impulsor seja movido consideravelmente na direção do aperto.

Uma vez que o ajuste é o mesmo, independentemente das circunstâncias que precedem à aplicação do freio de estacionamento, há um risco em certas circunstâncias de se fazer ajustes muito freqüentemente ou em um nível muito elevado, de tal forma que os ajustes são inúteis, particularmente após frenagem a níveis de energia muito baixos em que a dilatação térmica do tubo de torção é pequena. Esses ajustes inúteis contribuem para envelhecer prematuramente os atuadores. OBJETO DA INVENÇÃO

Um objeto da invenção é fornecer um método de gestão de frenagem de estacionamento, de modo a garantir uma força de frenagem de estacionamento, minimizando o risco de envelhecimento prematuro do atuador.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DAS INVENÇÃO

A fim de atingir esse objetivo, a invenção fornece um método de gerir frenagem de estacionamento em um sistema de frenagem para um veículo equipado com pelo menos um freio elétrico incluindo pelo menos um atuador elétrico tendo um impulsor acionado por um motor elétrico para aplicar seletivamente uma força contra elementos de fricção do freio, o método sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de:

• estabelecer uma série de tabelas de ajuste direto para a frenagem de estacionamento, correspondendo a situações de frenagem em diferentes níveis de energia;

• ao aplicar frenagem de estacionamento, selecionar uma tabela de ajuste direto que corresponde a uma situação de frenagem precedendo à aplicação de frenagem de estacionamento, e

• ajustar diretamente uma força de frenagem de estacionamento na aplicação com a tabela de ajuste direto selecionada.

Assim, selecionando a tabela de ajuste em função da frenagem precedente, é possível aplicar o ajuste que garante que um certo mínimo para a força de frenagem de estacionamento seja respeitado, evitando ao mesmo tempo o risco de submeter o freio a altos níveis de força à medida que o freio se resfria, contribuindo assim para o prolongamento da vida útil dos atuadores. Em particular, tira-se vantagem d redução na freqüência dos ajustes e/ou no nível de força de cada ajuste após operações de frenagem terem sido realizadas a com intensidade, dando assim origem a pequenas dilatações térmicas apenas. Em uma primeira implementação do método da invenção, uma tabela de ajuste direto é selecionada em associação com um histórico de operações de frenagem realizadas durante um período de tempo precedendo à aplicação do freio de estacionamento. Isto, portanto, torna possível prever com precisão as variações dimensionais da estrutura de frenagem.

Em uma segunda implementação do método da invenção, o método compreende as etapas de:

• selecionar uma primeira tabela ajuste direto e aplicá-la por um tempo de aplicação predeterminado inicial;

• fazer um primeiro ajuste;

• comparar uma verdadeira mudança de posição do impulsor com uma mudança de posição teórica do impulsor obtida a partir das tabelas de ajuste direto, após um tempo de aplicação igual ao tempo de aplicação inicial e

• selecionar uma segunda tabela ajuste direto para a qual a mudança teórica de posição do impulsor é a mais próxima da verdadeira mudança de posição.

Assim, a segunda tabela de ajuste direto é selecionada por meio de uma comparação com dados reais, levando em conta todas as particularidades do sistema de frenagem sob consideração.

Em um outro aspecto da invenção, aplicável a ambas as implementações acima descritas, para cada operação de frenagem em um dado nível de energia, diferentes tabelas de ajuste direto são elaboradas em função de diferentes temperaturas ambientes, e quando uma tabela de ajuste direto é selecionada, é a temperatura ambiente é levada em conta.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DAS DESENHOS

A invenção pode ser melhor compreendida à luz da seguinte descrição, com referência às figuras dos desenhos que acompanham, em que: • A figura 1 é uma vista esquemática de uma aeronave tendo uma pluralidade de rodas freadas;

• A Figura 2 é uma vista em corte de uma roda equipada com um freio tendo atuadores elétricos;

• A Figura 3 é um gráfico que mostra variação ao longo do tempo da força de estacionamento de um atuador sem ajuste para vários níveis de energia de frenagem;

• A Figura 4 é um gráfico que mostra como uma tabela de ajuste direto é preparada, e

• A figura 5 é um gráfico que mostra variação ao longo do tempo da posição do impulsor e da força de estacionamento correspondente de um atuador na segunda implementação do método da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O método da invenção é descrito em detalhes aqui, em aplicação a uma aeronave A, tal como mostrada na Figura 1, cuja aeronave que tem quatro rodas freadas numerados 1 a 4 carregadas por trens de pouso 15. Naturalmente, a invenção se aplica a uma aeronave tendo qualquer número de rodas freadas.

Uma das rodas freadas é mostrado na Figura 2. Cada roda tem um aro 5 adaptado para receber um pneu (não mostrado) e montada para girar sobre um eixo 6 carregado por um dos trens de pouso 15 da aeronave. Um anel 7 carregando atuadores 8 é montado sobre o eixo 6. O anel 7 tem um tubo de torção 9 presos ao mesmo, tubo este que se estende no interior do aro e termina em um encosto 10. O anel 7, e, assim, o tubo de torção 9, estão impedidos de girar em relação ao eixo 6, por meios de batente (não mostrados).

Entre o encosto 10 e os atuadores 8 estende-se uma pilha de discos 11 composta de rotores que são obrigados a girar com o aro 5, e estatores que são obrigados a girar com o tubo de torção 9. Cada um dos 8 atuadores compreende um corpo 12, em que um impulsor de 13 é montado voltado para a pilha de discos de 11 e, de modo a se mover linearmente sob acionamento de um motor elétrico contido no corpo 12, aplicando assim uma força de pressão controlada sobre a pilha de 11 discos de forma a induzir forças de fricção entre os rotores e os estatores da pilha de discos e assim contribuir para a desaceleração da rotação do aro 5, e, assim, para frear a aeronave A.

Cada um dos atuadores 8 inclui um membro de bloqueio 14 adaptado para bloquear o impulsor 13 na posição em que ele deve ser encontrado quando o membro de bloqueio 14 é ativado. O sistema de frenagem inclui um módulo de controle 50 apropriado para fazer com que os atuadores de freio 8 operem tanto em um modo controlado, no qual cada cilindro é controlado seletivamente para aplicar uma força contra a pilha de discos 11 associada em resposta a um ponto de ajuste de frenagem, ou então em um modo de estacionamento em que os atuadores 8 são bloqueados em uma posição por meio do membro de bloqueio 14, de modo que o impulsor 13 exerce uma força de estacionamento sobre a pilha de discos associada 11. No modo de estacionamento, a força de estacionamento é assim mantida, sem assistência de um motor elétrico, tornando assim possível desligar a fonte de alimentação de energia elétrica para a mesma.

A fim de alternar para o modo de estacionamento, quando a aeronave está em um local de estacionamento, o módulo de controle 50 começa por controlar os impulsores 13 dos atuadores 8 de modo que eles aplicam contra os a pilha de discos associada 11, uma força controlada, que é igual a uma força de estacionamento nominal, e então ativa os membros de bloqueio 14, a fim de bloquear os impulsores 13. A fonte de alimentação de energia para os motores elétricos dos atuadores pode ser então desligada. Os impulsores 13 bloqueados desta forma continuam a exercer sobre as pilhas de discos 11 uma força de estacionamento que impede que a aeronave se mova. No entanto, como mencionado na introdução, a dilatação relativa dos componentes do sistema de frenagem, em particular a expansão relativa do tubo de torção 9 e dos discos 11 dá origem a variações na força que é realmente aplicada.

A Figura 3 mostra as variações na forma de quatro curvas Enl,

Em2, En3, En4 que correspondem a níveis de energia crescentes para a frenagem que precedia imediatamente à aplicação do freio de estacionamento. Por exemplo, a curva Enl corresponde a frenagem com um uma força nível de energia, por exemplo, durante movimentos realizados a baixa velocidade e, principalmente, envolvendo frenagem final de modo a trazer o veículo para o repouso.A curva En2 corresponde a frenagem com um nível de energia que é um pouco maior, por exemplo, durante os movimentos realizados em baixa velocidade, com nada mais do que sucessivas operações de frenagem antes de vir para o repouso. A curva En3 corresponde a frenagem a um alto nível de energia, por exemplo, quando o veículo é levado para o repouso várias vezes em um curto período de tempo. A Curva En4 corresponde a frenagem em um nível máximo de energia, como pode ocorrer quando o veículo é parado de repente enquanto ele estava se deslocando a plena velocidade.

No gráfico da Figura 3, podem ser vistas as variações ao longo do tempo na força de estacionamento E exercida por um dos atuadores 8 sobre a pilha de discos associada 11. O tempo tO corresponde ao momento em que o impulsor 13 do atuador é bloqueado pelo membro do bloqueio 14 em uma posição em que ele exerce uma força igual à força de estacionamento nominal Enom. Conforme explicado acima, a força de estacionamento E tende a diminuir sob o efeito de dilatação. No exemplo mostrado na Figura 3, a curva de frenagem para os níveis de energia Enl e En2 permanecem entre o valor de força mínimo requerido Emin e o valor da força de estacionamento nominal Enom. Nestas duas as situações não há, portanto, necessidade de fazer um ajuste. Em contraste, a respeito das curvas de frenagem de estacionamento En3 e En4, se se deixa a força de estacionamento variar conforme ditado por dilatação, pode ser visto a partir da Figura 3 que ela vai cair abaixo de um certo valor mínimo Emin que é necessário para impedir que o veículo se mova.

De acordo com a invenção, uma série de tabelas de ajuste

direto é estabelecida para frenagem de estacionamento, correspondendo a situações de frenagem em diferentes níveis de energia. Cada tabela de ajuste direto compreende, em determinados instantes, uma correção direta a ser aplicada na posição do impulsor de modo a levar a força do freio de estacionamento para um valor que é próximo ou igual à força nominal Enom na direção para aumentar a força de frenagem de estacionamento, porque o ajuste precisa compensar a redução na força de frenagem de estacionamento, como resultado da dilatação de freio, e de forma a levar a força de frenagem de estacionamento para um valor que é próximo ou igual à força mínima Emin ao reduzir a força de frenagem de estacionamento, porque o ajuste precisa compensar um aumento da força de frenagem de estacionamento, como resultado da contração de freio.

A título de exemplo, a Figura 4 mostra como uma tabela de ajuste direto é preparada para a curva de frenagem de estacionamento correspondente ao nível de energia En3. Nesta figura, a variação da posição do impulsor é representada por uma linha contínua enquanto que a variação correspondente na força de frenagem de estacionamento é representada como uma linha tracejada.

No instante inicial tO, o impulsor está em uma posição PO que corresponde a uma força de frenagem de estacionamento nominal Enom. A partir da curva de força da Figura 3, é determinado um instante tl em que a curva de força atinge o nível de força mínimo Emin. Um comando é inserido na tabela de ajuste direto, de modo que neste instante o impulsor é operado para aumentar a força até o impulsor atinge a posição Pl em que a força de frenagem de estacionamento é igual à força nominal Enom. Esta posição é alcançada no instante t2 depois que a variação na força de frenagem de estacionamento continua em aplicação da porção correspondente da curva En3 na Figura 3.

A partir da curva En3 na Figura 3, um instante t3 é determinado de tal modo que, dada a forma da curva na Figura 3, a força de frenagem de estacionamento atinge a valor nominal Enom de novo. Um comando é inserido na tabela de ajuste direto, de modo neste instante o impulsor é retraído de modo a alcançar uma posição P2 em que a força de frenagem de estacionamento atinja o valor mínimo Emin. Esta posição é alcançada no instante t4 a partir do qual a variação da força de frenagem de estacionamento continua em conformidade com a porção correspondente da curva En3 na Figura 3.

Um novo comando para retrair o impulsor é inserido na tabela de ajuste direto no instante t5 em que a força de frenagem de estacionamento, mais uma vez atinge o valor nominal Enom. Neste instante, o impulsor é uma vez mais retraído em um instante t6 em que ele atinge uma posição P3, que é apenas suficiente para a força de frenagem de estacionamento retornar a um valor tal que, quando a temperatura do freio se tornou estável, a força de frenagem de estacionamento é substancialmente igual à força nominal Enom.

Por razões de clareza no desenho, as diferenças no tempo entre os instantes tl-t2, t3-t4 e t5-t6 são deliberadamente exageradas na Figura 4.

Uma tabela de ajuste direto é estabelecida de maneira análoga para os vários níveis de energia de frenagem. Preferivelmente, para cada nível de energia de frenagem diferente, tabelas de ajuste direto são elaboradas para diferentes temperaturas ambientes.

De acordo com a invenção, o método de gerir um freio de estacionamento compreende, enquanto se aplica uma força de frenagem de estacionamento, uma etapa de selecionar uma tabela de ajuste direto correspondente à situação de frenagem precedente à aplicação do freio de estacionamento e, em seguida de frenagem diretamente a força de frenagem de estacionamento em conformidade com a tabela de ajuste direto selecionada.

Em uma primeira implementação, preferida, do método, é estabelecida um histórico dos níveis de energia de frenagem implementados antes de aplicar o freio de estacionamento, e uma tabela de ajuste é selecionada em função do dito histórico de frenagem, preferivelmente enquanto se levando em conta também a temperatura ambiente. Para este fim, o veículo é preferivelmente equipado com uma sonda de temperatura 70. Quando o histórico de frenagem determina um nível de energia que é intermediário entre duas tabelas de ajuste direto, então o ajuste direto é preferivelmente realizado em conformidade com a tabela de ajuste direto para o nível de energia que é imediatamente superior.

A Figura 5 mostra uma segunda implementação do método da invenção. Nesta implementação, uma primeira tabela ajuste direto, preferivelmente uma tabela de alto nível de energia e mais precisamente a tabela de ajuste direto para o nível de energia o mais alto, é selecionada e aplicada durante um tempo aplicação inicial predeterminado. A primeira tabela pode ser selecionada por meio da primeira implementação, como descrito acima.

No exemplo mostrado na Figura 5, a primeira tabela de ajuste direto como selecionada corresponde à curva para frenagem no nível de energia En4 na Figura 3 e o tempo de aplicação inicial é o tempo que decorre estende entre o instante tO e o instante e t'l em que o a força de frenagem de estacionamento é igual à força mínima Emin (ver Figura 3). No exemplo apresentado, para que as condições de frenagem antes de aplicar o freio de estacionamento correspondam à curva para o nível de energia En3, a força de frenagem de estacionamento efetivamente atingida é a força E21 dada pela curva de energia En3.

Nesse instante, um primeiro ajuste é feito, por exemplo, por um método de retorno a zero, ou seja, compreendendo as etapas de:

• desbloquear o impulsor 13;

• reverter o impulsor 13 até que ele não esteja mais em contato com a pilha de discos 11, e

• avançar o impulsor 13 para uma posição em que o força de frenagem de estacionamento atinja o valor nominal Enom, como mostrado pelo instante t'2 na Figura 5. A mudança real na posição do impulsor é então comparada com as mudanças teóricas de posição como elas aparecem a partir das tabelas de ajuste direto, depois de um tempo de aplicação igual ao tempo de aplicação inicial. A segunda tabela de ajuste direto a ser selecionada é a tabela para a qual a mudança real na posição do impulsor é idêntica à mudança teórica de posição. Posteriormente, os ajustes diretos são efetuados utilizando a tabela de ajuste direto, como selecionada desta forma, e como mostrado na Figura 5.

O método acima descrito pode ser aplicado a todos os atuadores da aeronave, seja um por um, seja simultaneamente. Entretanto, quando aplicados simultaneamente, deve ser tomado para assegurar que a força total gerada por todos os atuadores da aeronave não caia abaixo de um mínimo o que iria acarretar o risco de permitir que a aeronave se mova.

Naturalmente, a invenção não se limita às implementações descritas e várias implementações podem ser aplicadas à mesma sem ir além do âmbito da invenção, conforme definido pelas reivindicações. Em particular, o método da invenção é aplicável a freios tendo atuadores que são servo-controlados em posição. Para exercer uma força de estacionamento E sobre um atuador desse tipo, o impulsor 13 é colocado em contato com a pilha de discos 11, a posição de contacto do impulsor 13 anotada, e o impulsor 13 é movido a partir de dita a posição de contato através de uma dada distância correspondente à força controlada desejada, dado um valor para a rigidez do freio.

Embora seja afirmado que, durante uma etapa de ajuste a força de estacionamento é elevada para seu nível nominal, é possível implementar outras estratégias tais como elevar a força de estacionamento para um nível que é ligeiramente maior que a força nominal de modo a reduzir o número de etapas de ajuste. Inversamente, em vez de preparar as tabelas de ajuste com referência à força nominal Enom, é possível considerar realizar ajustes a uma força que é intermediária entre Enom e Emin, mesmo que isto aumente a freqüência com que os ajustes são feitos. Os ajustes feitos em força alta (Enom) são mais prováveis de danificar o atuador do que ajustes mais numerosos feitos em força menor.

Também é possível prover diferentes tabelas de ajuste direto em função do peso do veículo, com o limiar de força mínimo sendo reduzido quando o veículo estiver vazio ou apenas parcialmente carregado.

Claims

1. Método de gerir frenagem de estacionamento em um sistema de frenagem para um veículo equipado com pelo menos um freio elétrico incluindo pelo menos um atuador elétrico (8) com um impulsor (13) acionado por um motor elétrico para aplicar uma força seletivamente contra elementos de fricção (11) do freio, o método sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de: • estabelecer uma série de tabelas de ajuste direto para a frenagem de estacionamento, correspondendo a situações de frenagem em diferentes níveis de energia; • ao aplicar frenagem de estacionamento, selecionar uma tabela de ajuste direto que corresponde a uma situação de frenagem precedente à aplicação de frenagem de estacionamento, e • ajustar diretamente uma força de frenagem de estacionamento em aplicação com a tabela de ajuste direto selecionada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de: • estabelecer um histórico de operações de frenagem realizadas antes de se aplicar de frenagem de estacionamento, e • selecionar uma tabela de ajuste direto em função do histórico de frenagem.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o histórico de frenagem é organizado dependendo de níveis de energia de frenagem.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que quando o histórico de frenagem determina um nível de energia que é intermediário entre duas tabelas de ajuste direto, o ajuste direto é feito em aplicação da tabela de ajuste direto tendo o nível de energia imediatamente superior.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de: • selecionar uma primeira tabela ajuste direto e aplicá-la por um tempo de aplicação inicial predeterminado; • fazer um primeiro ajuste; • comparar uma mudança real de posição do impulsor com uma mudança teórica de posição do impulsor obtidas a partir das tabelas de ajuste direto, após um tempo de aplicação igual ao tempo de aplicação inicial e • selecionar uma segunda tabela ajuste direto para a qual a mudança teórica de posição do impulsor é a mais próxima da mudança real de posição.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira tabela ajuste direto é uma tabela de alto nível de energia.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que de a primeira tabela de ajuste direto é a tabela tendi o nível de energia o mais alto.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de: • estabelecer para cada nível de energia de frenagem diferentes tabelas de ajuste direto em função da temperatura ambiente, e; • selecionar a tabela de ajuste direto em função da temperatura ambiente medida quando se aplica o freio de estacionamento.