BRPI1105681A2 - dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave montada para rotacionar em um eixo de trem de pouso, e, trem de pouso de aeronave - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA FRENAR/ACIONAR UMA RODA DE AERONAVE MONTADA PARA ROTACIONAR EM UM EIXO DE TREM DE POUSO, E, TREM DE POUSO DE AERONAVE. A invenção se refere a um dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave montada para rotacionar em um eixo de trem de pouso, o disposifivo compreendendo: uma pilha de discos (116) compreendendo discos que são forçados a rotacionar com roda e que se alternam com discos que são forçados a rotacionar com um tubo de torsão (106); um elemento de suporte (104) montado para rotacionar no eixo e forçado a rotacionar com o tubo de torsão; acionadores de freio (110) suportados pelo elemento de suporte para pressionar seletivamente os discos conjuntamente; e um elemento de acionamento (130) para acionar seletivamente o elemento de suporte em rotação; o elemento de suporte suportando um secundário (120) de um transformador que tem um primário (121) disposto voltado para o elemento de suporte enquanto é estacionário em rotação, o secundário sendo conectado eletricamente aos acionadores e o primário sendo adaptado para ser conectado a uma fonte de voltagem de não-CC.
Description
"DISPOSITIVO PARA FRENAR/ACIONAR UMA RODA DE AERONAVE MONTADA PARA ROTACIONAR EM UM EIXO DE TREM DE POUSO, E, TREM DE POUSO DE AERONAVE"
A invenção se refere a um dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave.
FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS DA INVENÇÃO
O documento US 3 977 631 revela um dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave, dispositivo este que é montado em um eixo de trem de pouso. O dispositivo compreendendo: uma pilha de discos compreendendo uma primeira série [de
discos] forçada a rotacionar com a roda e uma segunda série, alternando-se com a primeira, e forçada a rotacionar com um tubo de torsão;
um elemento de suporte montado para rotacionar no eixo e forçado a rotacionar com o tubo de torsão; acionadores de freio suportados pelo elemento de suporte para
pressionar os discos conjuntamente; e
um motor de acionamento para acionar seletivamente o elemento de suporte em rotação.
Na modalidade descrita neste documento, os acionadores são do tipo hidráulico e eles são energizados por tubulação hidráulica terminando em uma porção estacionária do dispositivo. Canais são dispostos no elemento de suporte conduzindo em primeiro lugar para os acionadores e em segundo lugar para um espaço entre a porção estacionária e o elemento de suporte, espaço este que é selado de maneira estanque por juntas rotativas, de forma que os acionadores são energizados longitudinalmente independentemente da posição angular do conjunto compreendendo o elemento de suporte e o tubo de torsão.
Para frenar a roda, o elemento de suporte é inicialmente impedido de rotacionar, e os acionadores são energizados com pressão de forma a comprimir os discos conjuntamente a fim de gerar fricção entre os discos da primeira série e os discos da segunda série. Uma vez que os discos da segunda série são estacionários em rotação, isto serve para frenar a roda.
Em contraste, a fim de acionar a roda em rotação, pressão é alimentada aos acionadores para pressionar os discos conjuntamente de forma a criar fricção entre os discos da primeira série e os discos da segunda série. Então, o elemento de suporte é girado por meio do motor de acionamento, causando assim com que o tubo de torsão gire, e causando assim com que a segunda série de discos girem, acionando assim a roda em rotação. As desvantagens associadas com o uso de juntas rotativas são
conhecidas, em particular desgaste e poluição das juntas pelo pó de carvão que provém de fricção entre os discos. Em particular, no dispositivo mostrado, a deformação entre a porção estacionária e o elemento de suporte confrontante pode ser considerável, e pode ser difícil assegurar que o espaço entre a porção estacionária e o elemento de suporte seja realmente estanque.
A invenção provê um dispositivo que é similar, mas que faz uso de acionadores eletromecânicos. Um transporte imediato do ensinamento do documento US 3 977 631 conduziria ao arranjo de acionadores eletromecânicos no elemento de suporte, os ditos acionadores sendo energizados por meio de conectores elétricos que acomodam o movimento rotativo entre a porção estacionaria e o elemento de suporte. Todavia, tal movimento torna a energização dos acionadores eletricamente muito mais complicada.
OBJETIVO DA INVENÇÃO Um objetivo da invenção é o de propor um dispositivo para
frenar/acionar uma roda de aeronave por meio de acionadores eletromecânicos, em que os acionadores eletromecânicos nos quais os acionadores são energizados de maneira simples. BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Para atingir este objetivo, a invenção provê um dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave montada para rotacionar em um eixo de trem de pouso, o dispositivo compreendendo:
uma pilha de discos compreendendo discos que são forçados a rotacionar com roda e que se alternam com discos que são forçados a rotacionar com um tubo de torsão;
um elemento de suporte montado para rotacionar no eixo e forçado a rotacionar com o tubo de torsão;
acionadores de freio suportados pelo elemento de suporte para pressionar seletivamente os discos conjuntamente; e
um elemento de acionamento para acionar seletivamente o elemento de suporte em rotação.
De acordo com a invenção, os acionadores de freio são acionadores eletromecânicos e o elemento de suporte porta um secundário de um transformador que tem um primário disposto voltado para o elemento de suporte enquanto é estacionário em rotação,
o secundário sendo conectado eletricamente aos acionadores e o primário sendo adaptado para ser conectado a uma fonte de voltagem não- corrente contínua (CC). Assim, mesmo se o elemento de suporte estiver girando,
energia elétrica é transmitida via o transformador para os acionadores. Isto evita todas as desvantagens associadas com os conectores rotativos. Isto também evita a causar com que energia passe via o interior do eixo, que já pode estar ocupado por várias peças de equipamento, como um tacômetro, por exemplo. O elemento de suporte pode ser colocado no interior da roda, tornando assim mais simples a estrutura do dispositivo.
Onde apropriado, vantagem pode ser tomada desta conexão sem contato para passar ordens individuais para cada um dos acionadores, tais como, por exemplo, para passar uma ordem para os elementos de travamento convencionalmente providos em tais acionadores, a fim de bloquear seus impulsores na posição, constituindo assim urn freio de estacionamento. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A invenção pode ser entendida à luz da seguinte descrição de uma modalidade particular da invenção dada com referência aos desenhos anexos, nos quais:
a figura 1 é uma vista esquemática de um motor de acionador e seu suprimento de energia permitindo que o método da invenção seja implementado;
a figura 2 é uma vista esquemática de um dispositivo, análoga àquela da figura 1, para energizar uma pluralidade de motores; e
a figura 3 é uma vista de seção da porção inferior de um trem de pouso de aeronave, provido com um dispositivo da invenção para frenar/acionar a roda;
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A descrição começa com uma descrição de um acionador de freio eletromecânico e um método de energização do acionador que é particularmente apropriado para a implementação da invenção, não obstante, a invenção não é limitada ao uso de um acionador deste tipo, nem ao uso de um tal método de fornecimento de energia.
Acionadores de freio eletromecânicos compreendem um motor elétrico adaptado para mover um impulsor em registro com a pilha de discos do dispositivo de forma a pressioná-los conjuntamente de maneira seletiva.
Tais motores são geralmente controlados por meio de um conversor estático, que é conectado a uma fonte de CC e que fornece voltagens para o motor para cada uma de suas fases, por exemplo, por meio de transistores de potência que são controlados para desligar e desligar de uma maneira que é servo-controlada à posição angular do rotor do motor. Para esta finalidade, o motor é geralmente provido com dispositivos para medir a posição angular do motor, dispositivos estes que fornecem um sinal representativo da dita posição, o sinal sendo usado pelo conversor estático para controlar a ligação e desligamento dos transistores de potência e assim para realizar a função de sincronização automática que é realizada pelo comutador em um motor que tem escovas.
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E também apropriado adaptar a voltagem que é fornecida para o nível de energia ou torque que é requerido. Para esta finalidade, o conversor estático é geralmente controlado de forma a variar a voltagem fornecida pelo motor como uma função do torque ou energia mecânica que é suporto ser fornecido pelo motor. Assim, em resposta a um ponto de ajuste de energia ou torque, o conversor estático envia voltagens apropriadas para permitir que o motor desenvolva a energia ou torque requerido. Para esta finalidade, vários métodos são conhecidos para variar a voltagem, tal como, por exemplo, modulação por largura de pulso (PWM). Arquiteturas de controle são também conhecidas que incluem
um contactor estático associado com um sensor de posição angular para controlar os transistores de potência, o contactor estático não realizando a função de variação de voltagem, como um conversor estático, mas realizando somente a função de sincronização. A voltagem é calibrada por um conversor de CC/CA a montante, que fornece uma voltagem de CC apropriada para o contactor estático.
Com referência à figura 1, o método é usado para energizar um motor elétrico 1 do tipo de CC sem escovas. De acordo com um aspecto particular da invenção, o motor 1 é associado com um contactor estático 10 que tem interruptores controláveis que interrompem uma voltagem de entrada 12 de forma a fornecê-la para fases do motor 1 como uma função de informação 13 que se relaciona à posição angular do motor, como fornecida por um sensor de posição angular 14. A única função do contactor estático 10 é a de interromper a voltagem de entrada de modo a gerar as voltagens para as fases. Os interruptores controláveis podem ser tiristores, por exemplo,
De acordo com um aspecto particular da invenção, a voltagem de entrada 12 é na forma de pulsos de voltagem Upu]S0 gerados por um gerador de pulsos de voltagem 20 a partir de uma fonte de voltagem. O gerador de pulsos de voltagem 20 é preferivelmente um interruptor rotativo que tem interruptores controlados que convertem a fonte de voltagem de CC em pulsos de voltagem de fase única em uma freqüência que é fixada (no diagrama da figura pode ser visto o período equivalente At de duração constante), mas de fator de marcha que é controlável de forma a produzir pulsos de voltagem que têm um valor médio controlável, por exemplo, como uma função de um ponto de ajuste de força fornecido para o gerador de pulso 20.
Onde apropriado, um estágio de filtro pode ser provido na entrada para o contactor estático 10 a fim de alisar a voltagem de entrada antes dela ser aplicada aos interruptores controlados do contactor estático.
Preferivelmente, o contactor estático 10 e o sensor 14 são dispostos na proximidade imediata do motor, ou, mais precisamente, incorporados no mesmo. O conjunto feito desta maneira, como representado simbolicamente na figura 1 por um retângulo de linha tracejada, forma um acionador integrado 110 que tem somente dois fios metálicos de entrada para energizá-lo com os pulsos de voltagem de entrada.
As provisões da invenção apresentam inúmeras vantagens: o contactor estático associado com o motor é muito simples, vez que ele serve somente para seqüenciar as voltagens para as fases, e não para variar as mesmas. Ele pode ser disposto muito próximo ao motor ou, mais precisamente, pode ser incorporado diretamente no mesmo, com um sensor de posição angular de rotor incorporado que provê um sinal que é usado diretamente pelo contador estático. Como um resultado, o contactor estático substitui o comutador e as escovas de um motor que tem escovas;
o gerador de voltagem de entrada pode igualmente ser muito simples, vez que ele fornece uma voltagem de fase única a uma freqüência que é fixa. Somente o fator de marcha dos pulsos é variável, que é tecnologicamente muito simples de implementar; e
o contactor estático e o gerador de pulso de voltagem podem ser fisicamente espaçados entre si, sendo conjuntamente conectados por dispositivos apropriados para transmitir pulsos de voltagem a freqüência fixa.
Em particular, é possível transmitir esses pulsos de voltagem via um transformador, provendo assim isolamento elétrico.
Os pulsos de voltagem podem ser transmitidos do gerador de pulso 20 para o contactor estático 10 por meio de cabos 15, como mostrado aqui.
Como mostrado na figura 2, eles podem ser transmitidos por
meio de um único transformador de única fase 30 que provê isolamento entre esses dois elementos. Dada a freqüência da voltagem de entrada 12 (tipicamente cerca de 100 Kilohertz (kHz), o transformador pode ser muito compacto.
Como mostrado na figura 2, os pulsos de voltagem podem
facilmente ser fornecidos por meio do transformador para uma pluralidade de conjuntos, cada um compreendendo um motor mais um contactor estático mais um sensor de posição angular.
Este tipo de acionador e o método de energizá-lo são
particularmente bem adaptados à aplicação pretendida da presente invenção, ou seja, um dispositivo para frenar/acionar uma roda suportada por um trem de pouso de aeronave.
Como mostrado na figura 3, o trem de pouso 100 suporta rodas 100 que têm freios 102 que são providos por um elemento de suporte 104. Neste exemplo, o elemento de suporte 104 é montado para rotacionar em tomo de um eixo geométrico X no eixo 105 que recebe a roda 101. Cada acionador 110 neste exemplo é provido com um motor de CC sem escovas 1, associado com um contactor estático 10 e com um sensor de posição angular 14, esses elementos sendo dispostos diretamente no acionador, como mencionado acima. O motor move um impulsor 20 do acionador que é disposto em registro com uma pilha de discos de fricção 116 de forma a pressionar os discos uns contra os outros de maneira seletiva, o motor atuando seletivamente por meio de um elemento de transformação que transforma o movimento rotativo do motor em movimento linear do impulsor. O conjunto forma um acionador integrado que pode ser removido como uma unidade a partir do elemento de suporte 104.
O elemento de suporte 104 é preso a um tubo de torsão 106 que gira conjuntamente com o elemento de suporte 104. Os discos de fricção 116 compreendem discos que são forçados a rotacionar com a roda IOle que se alternam com os discos que são forçados a rotacionar com o tubo de torsão 106.
De acordo com a invenção, o elemento de suporte 104 porta o secundário rotativo 120 de um transformador rotativo que tem seu primário 121 fixado ao trem de pouso em registro com o secundário. O primário 121 é conectado por meio de um cabo 122 que corre ao longo do trem de pouso para um gerador de pulso de voltagem que é montado na fuselagem da aeronave, neste exemplo, enquanto o secundário 120 é eletricamente conectado aos acionadores 110 a fim de transmitir para os mesmos os pulsos de voltagem recebidos do primário. O transformador permite assim que os pulsos de voltagem sejam transmitidos para os acionadores integrados 110 independentemente da posição angular do elemento de suporte 104 em relação ao primário 121. Como descrito acima, esses pulsos de voltagem são interrompidos e seqüenciados pelos contactores estáticos dos acionadores a fim de energizar as fases dos motores associados como uma função das posições angulares dos rotores dos motores.
O primário e secundário 121 e 120 preferi velmente compreendem enrolamentos de formato geralmente circular que se estendem em torno do eixo de forma a apresentar indução eletromagnética mútua. Energia elétrica é assim transmitida por indução. Por meio deste conector sem contato, os acionadores integrados 110 podem ser energizados enquanto o elemento de suporte está girando, sem requerer contatos rotativos.
A fim de controlar a rotação do elemento de suporte 104 seletivamente, um elemento de acionamento 130 para acionar o elemento de suporte 104 em rotação é disposto na porca inferior do trem de pouso e coopera neste exemplo com o elemento de suporte via uma conexão de engrenagem cônica.
Estas disposições tornam possíveis vários modos de operação: um primeiro modo de operação no qual o elemento de suporte
104 é impedido de rotacionar, os acionadores integrados 110 sendo então energizados via o transformador que tem seu primário 121 e seu secundário 120 estacionários entre si, para a finalidade de pressionar conjuntamente os discos do freio de forma a diminuir a rotação da roda. Este é o modo de frenagem convencional;
um segundo modo de operação no qual o elemento de suporte 104 é acionado em rotação pelo elemento de acionamento 130. A fim de acionar a roda em rotação, é apropriado energizar os acionadores integrados 110 via o transformador, que então tem seu secundário 120 girando em registro com seu primário 121. Este é o modo de taxiamento independente, permitindo que a aeronave se mova sem o uso de seus motores; e
um terceiro modo de operação no qual o elemento de suporte 104 é acionado em rotação pelo elemento de acionamento 130, sem que os acionadores integrados 110 sejam energizados. Este é um modo de operação para verificação que o elemento de acionamento 130 está operando apropri ad amente.
A invenção não é limitada à descrição acima, mas, pelo contrário, cobre qualquer variante que cai dentro do âmbito definido pelas reivindicações.
Em particular, embora seja mencionado aqui que motores de CC sem escovas, acionados por pulsos de voltagem, são usados nos acionadores eletromecânicos, é possível mais geralmente usar acionadores eletromecânicos nos quais o motor é apropriado para ser energizado por uma voltagem de não-CC capaz de ser transmitida via um transformador, independentemente da natureza do motor e da forma da voltagem que é transmitida.
Embora o primário do transformador seja descrito aqui como sendo suportado diretamente por um colar feito integralmente com o eixo, o primário poderia ser suportado por uma porção estacionária do dispositivo que é provida no eixo, ou mais geralmente no trem de pouso, de forma a estar em registro com o secundário, de uma tal maneira a transmitir uma voltagem de não-CC do primário para o secundário.
Finalmente, embora no exemplo mostrado os enrolamentos de primário e secundário estejam voltados uns para os outros em uma direção axial, de forma que o entreferro é geralmente plano, o primário e o secundário poderiam estar voltados uns para os outros em uma direção radial de forma que o entreferro é geralmente cilíndrico.
Claims (3)
1. Dispositivo para frenar/acionar uma roda de aeronave montada para rotacionar em um eixo de trem de pouso, o dispositivo compreendendo: uma pilha de discos (116) compreendendo discos que são forçados a rotacionar com roda e que se alternam com discos que são forçados a rotacionar com um tubo de torsão (106); um elemento de suporte (104) montado para rotacionar no eixo e forçado a rotacionar com o tubo de torsão; acionadores de freio (10) suportados pelo elemento de suporte para pressionar seletivamente os discos conjuntamente; e um elemento de acionamento (130) para acionar seletivamente o elemento de suporte em rotação; o dispositivo sendo caracterizado pelo fato de que os acionadores de freio são acionadores eletromecânicos e que o elemento de suporte porta um secundário (120) de um transformador que tem um primário (121) arranjado voltado para o elemento de suporte enquanto é estacionário em rotação, o secundário sendo conectado eletricamente aos acionadores e o primário sendo adaptado para ser conectado a uma fonte de voltagem de não- CC.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada acionador (110) compreende: um motor elétrico de CC sem escovas (1); um impulsor que é móvel linearmente e que é conectado mecanicamente ao motor de forma a se mover em resposta à rotação do motor; um contactor estático para prover uma voltagem polifásica ao motor pela interrupção e sequenciação de pulsos de voltagem de entrada como uma função de informação acerca da posição angular de um rotor do motor; e um sensor para detectar a posição angular do rotor e fornecer a dita informação; os pulsos de voltagem sendo fornecidos por uma fonte de pulsos de voltagem da aeronave que é conectada ao primário do transformador.
3. Trem de pouso de aeronave, caracterizado pelo fato de que inclui pelo menos um eixo recebendo pelo menos uma roda associada com um dispositivo para frenar/acionar a roda como definido na reivindicação precedente.
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