DE602004007851T2

DE602004007851T2 - Methode zum Betreiben einer elektromagnetischen Bremse für ein Flugzeug

Info

Publication number: DE602004007851T2
Application number: DE602004007851T
Authority: DE
Inventors: Philippe Chico; Pierre Girod
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: EP1484226A1; DE602004007851D1; CA2469978C; CA2469978A1; US20040245053A1; ATE368601T1; EP1484226B1; FR2855858B1; ES2290643T3; FR2855858A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer elektromechanischen Bremse für ein Flugzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Bremsen für Flugzeuge umfassen einen Stapel von Scheiben, von denen ein Teil (Rotoren) drehfest mit dem Rad verbunden und der andere Teil (Statoren) nicht-drehend ist, wobei ein Presselement gegenüber dem Stapel von Scheiben angeordnet ist, um diesen zusammenzudrücken und so durch Reibung zwischen den sich drehenden Scheiben und den unbeweglichen Scheiben Energie abzuführen.
Das Presselement umfasst im Falle einer hydraulischen Bremse einen Kranz, der sich gegenüber dem Stapel von Scheiben erstreckt und Kolben umfasst, die an dem Kranz angebracht sind, um den Stapel von Scheiben unter der Wirkung eines unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zusammenzudrücken.
Wenn die Bremse inaktiv ist, befinden sich die Kolben in einer Warteposition nahe den Scheiben, mit einem Betriebsspiel in der Größenordnung von einigen Millimetern, was dem eigentlichen Hub der Kolben entspricht. Da die Abnutzung der Scheiben zu einer Abnahme der Dicke des Stapels von Scheiben führt, die bis zu mehreren Dutzend Millimetern reichen kann, ist im Allgemeinen ein Abnutzungsnachstellmechanismus vorgesehen, der aus verformbaren Elementen oder Reibungselementen zusammengesetzt ist und ermöglicht, dass die Kolben unabhängig von dem Grad der Abnutzung der Scheiben nahe dem Stapel von Scheiben gehalten werden.
Der Austausch der abgenutzten Scheiben durch neue Scheiben erfordert folglich ein Zurückziehen der Kolben in eine Position, die die Montage eines Sta pels neuer Scheiben ermöglicht, während der Abnutzungsnachstellmechanismus reinitialisiert wird.
Für bestimmte Arten von Bremsen ist es bekannt, hierfür jeden der Abnutzungsnachstellmechanismen mittels einer Presse zu reinitialisieren. Demzufolge muss der Kranz abmontiert und in ein spezifisches Werkzeug eingesetzt werden.
Bei anderen Arten von Bremsen müssen die Elemente des Abnutzungsnachstellmechanismus demontiert werden, um diese durch neue Mechanismen zu ersetzen.
In beiden Fällen erfordert die Reinitialisierung des Abnutzungsnachstellmechanismus ein Demontieren der Bremse und ein Lösen des Kranzes von der Bremsstruktur. Diese Arbeitsgänge sind zeitintensiv und kostspielig.
Folglich hat es sich auf dem Gebiet der hydraulischen Bremsen als unmöglich herausgestellt, die Kolben auf einfache Weise zurückzuziehen.
Die neuen Bremsen, die auf dem Gebiet der Luftfahrt ins Auge gefasst werden, sind immer häufiger elektromechanischer Art, bei der der bzw. die Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator bzw. elektromechanische Aktuatoren ersetzt sind, die einen Stößel umfassen, der gegenüber den Scheiben verschiebbar ist, wobei der Stößel mittels eines Elektromotors betätigt wird, über einen Wandler, der die Drehbewegung des Motors in eine Translationsbewegung des Stößels umwandelt.
Das Dokument US-A-6 471 015 beschreibt ein System zum Messen der Abnutzung der Scheiben, das so konfiguriert ist, dass eine Dicke der Scheiben ermittelt und daraus für jeden Stößel eine Warteposition abgeleitet wird, die von den Scheiben um ein vorgegebenes Spiel entfernt ist. Ein Zurückziehen der Stößel von der Kontaktposition in die Warteposition erfolgt gemäß herkömmlichen Verfahren.
Als Stand der Technik kann man ferner das Dokuement US-A-2001/0023798 anführen, das den Rückzug eines Stößels einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs offenbart, mit einer Sattelarchitektur zum Wechseln der Bremsklötze, sowie das Dokument DE 199 10 048 , das ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines elektromechanischen Aktuators einer Fahrzeugbremse beschreibt.
Der Gesamtverschiebungshub des Stößels der elektromechanischen Bremsen, die derzeit ins Auge gefasst werden, ist ausreichend lang veranschlagt, um die Abnutzungsnachstellung durch einfache Drehung des Elektromotors in eine Richtung zu ermöglichen, die darauf gerichtet ist, den Stößel an den Stapel von Scheiben anzunähern, derart, dass der Stößel ohne Unterstützung eines spezifischen Abnutzungsnachstellmechanismus nahe dem Stapel von Scheiben gehalten wird.
Eine direkte Anwendung der auf dem Gebiet der hydraulischen Bremsen bekannten Reinitialisierungsverfahren auf die elektromechanischen Bremsen ist nicht zufriedenstellend. In der Tat ist eine Reinitialisierung in der Presse in den meisten Fällen nicht möglich, denn der Umwandler ist nicht umkehrbar, wogegen eine Reinitialisierung durch Demontage sich als schwierig erweist, da die Aktuatoren technische Elemente sind, die noch komplexer als die hydraulischen Kolben sind.
ZIEL DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zum Steuern von elektromechanischen Bremsen vorzuschlagen, das die Möglichkeiten, die eine solche Technologie bietet, ausnutzt, um neue und vorteilhafte Funktionalitäten zu bieten, die mit der hydraulischen Technologie nicht zur Verfügung stehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Verfahren zum Steuern einer elektromechanischen Bremse für ein Flugzeug vorgeschlagen, umfassend einen Stapel von Scheiben und einen Kranz, der eine Vielzahl von Aktuatoren trägt, die jeweils mit einem Stößel ausgestattet sind, der relativ zum Scheibenstapel unter der Wirkung eines dazugehörigen Elektromotors derart verschiebbar ist, dass eine Drehung des Motors in eine erste Richtung die Anlage des Stößels an dem Stapel von Scheiben bewirkt, wobei das Verfahren erfindungsgemäß den Schritt des Drehens mindestens eines Motors in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung umfasst, um den entsprechenden Stößel um mehr als einen Abstand zurückzuziehen, der einem normalen Betriebsspiel zwischen dem Stößel und dem Stapel von Scheiben entspricht, bis in eine Referenzposition, die unabhängig von der Dicke des Scheibenstapels ist und einem Rückzugsanschlag für den Stößel entspricht.
Auf diese Weise ist der Stößel nicht länger wie im Falle der Kolben von hydraulischen Bremsen gezwungen, ständig in der Nähe der Scheiben zu bleiben, sondern kann sich auf sehr einfache Weise durch einfache Steuerung des Elektromotors davon entfernen. Das Zurückziehen des Stößels erfordert folglich kein spezifisches Werkzeug und auch keine Demontage mehr, sondern eine einfache elektrische Versorgung, um den Motor des Aktuators zu drehen.
Durch diese Funktionalität können neue Anwendungen ins Auge gefasst werden, von denen einige nachstehend detailliert beschrieben sind.
Erfindungsgemäß wird der Stößel bis in eine Referenzposition zurückgezogen, die unabhängig von der Dicke des Stapels von Scheiben ist.
Dieses Zurückziehen ermöglich das Durchführen einer Korrektur der Position des Stößels relativ zur genannten Referenzposition. Erfindungsgemäß entspricht die genannte Referenzposition einem Rückzugsanschlag des Stößels.
Vorteilhafterweise erfolgt das Zurückziehen des Stößels, während der Aktuator noch fest mit dem Flugzeug verbunden ist.
Das Zurückziehen kann somit erfolgen, während die Bremse noch am Flugzeug montiert ist, beispielsweise im Rahmen eines Verfahrens, das automatisch bei jedem Eingriff an der Bremse mittels der Bordversorgung des Flugzeugs gestartet wird.
Alternativ dazu kann das Zurückziehen des Stößels mittels einer flugzeugexternen Versorgung erfolgen, sei es weil die Bordversorgung des Flugzeugs nicht funktioniert oder weil der Teil der Bremse, der den Aktuator umfasst, vom Flugzeug abmontiert wurde.
Man kann vorsehen, dass der Stößel eines der Aktuatoren den Stapel von Scheiben zusammendrückt, während der Stößel mindestens eines der anderen Aktuatoren bis in die Referenzposition zurückgezogen ist.
Vorteilhafterweise sind die Stößel aller Aktuatoren bis in die Referenzposition zurückgezogen.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird dem Zurückziehen des Stößels bis in die Referenzposition ein Annähern des Stößels an den Stapel von Scheiben bis hin zum Kontakt des Stößels mit dem Stapel von Scheiben vorausgehen oder folgen.
Diese Anordnung ermöglicht ein sehr einfaches Messen der Abnutzung der Scheiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens der Erfindung ist der Schritt des Zurückziehens Teil eines vorprogrammierten Testverfahrens zum Testen des betreffenden Aktuators.
Und schließlich kann man vorsehen, dass der Schritt des Zurückziehens gleichzeitig für mindestens zwei Aktuatoren und vorzugsweise für alle Aktuatoren erfolgt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen zeigen:
1 eine Schnittansicht durch eine an einem Flugzeug angebrachte elektromechanische Bremse, mit einem Stapel neuer Scheiben, und
2 eine zur 1 analoge Ansicht, wobei die Bremse diesmal mit einem Stapel abgenutzter Scheiben versehen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein Rad 1 eines Flugzeugs drehbar an einer Radachse 2 gelagert (der von dem Rad getragene Reifen ist hier nicht gezeigt).
Eine elektromechanische Bremse 3 ist an der Radachse 2 angebracht, um das Bremsen des Rades 1 zu ermöglichen.
Die Bremse 3 umfasst ein Torsionsrohr 4, das auf abnehmbare Weise an der Radachse 2 befestigt ist. Zwischen dem Torsionsrohr 4 und dem Rad 1 erstreckt sich ein Stapel von Scheiben 5, der einerseits aus Scheiben (Rotoren 5) besteht, die drehfest mit dem Rad verbunden sind und sich folglich mit demselben drehen, und andererseits aus Scheiben (Statoren), die drehfest mit dem Torsionsrohr verbunden und folglich nicht-drehend sind.
Die Bremse 3 umfasst ferner einen Kranz 6, der fest mit dem Torsionsrohr 4 verbunden ist und eine Vielzahl von elektromechanischen Aktuatoren 7 trägt.
Jeder der Aktuatoren 7 umfasst einen Elektromotor (in den Figuren nicht sichtbar), einen Stößel 8, der in eine Richtung parallel zur Achse des Rades 1 verschiebbar ist, und einen Umwandler (in den Figuren nicht sichtbar), der dazu bestimmt ist, eine Drehbewegung des Motors in eine Translationsbewegung des Stößels 8 umzuwandeln.
Eine Drehung eines Motors in eine erste Richtung, die darauf gerichtet ist, den entsprechenden Stößel 8 auszufahren, führt folglich zum Annähern des Stößels 8 an den Stapel von Scheiben 5 bis hin zum Kontakt und zum Ausüben eines Druckes auf den Stapel von Scheiben 5, der darauf abzielt, dass sich die ge genüberliegenden Flächen der sich drehenden Scheiben und der unbeweglichen Scheiben aneinander reiben. Auf diese Weise erzielt man eine Bremswirkung am Rad 1 durch Reibung zwischen den Scheiben.
Um eine sehr schnelle Reaktionsgeschwindigkeit der Bremse zu gewährleisten, werden die Stößel 8, wenn die Bremse inaktiv ist, nahe dem Stapel von Scheiben gehalten, mit einem Abstand d, der einem normalen Betriebsspiel entspricht, in der Praxis in der Größenordnung von einigen Millimetern. Dieses Spiel ermöglicht die freie Drehung des Rades 1 und wird so berechnet, dass ein unerwünschter Kontakt zwischen den Stößeln 8 und dem Stapel von Scheiben zu Beginn eines Bremsvorgangs vermieden wird, wenn die Scheiben sehr heiß sind und sich ausdehnen, oder wenn sich das Torsionsrohr während des Abkühlens zusammenzieht.
Hierfür speist man den Elektromotor am Ende eines Bremsvorgangs derart, dass er sich in eine zweite Richtung dreht, die darauf abzielt, den Stößel 8 einzuziehen. Nachdem man eine Kontaktposition des betreffenden Stößels 8 an dem Stapel von Scheiben 5 gespeichert hat, zieht man den Stößel um den vorgegebenen Abstand d zurück, gerechnet ab der genannten Kontaktposition, um den Stößel 8 in einer Warteposition (wie sie gezeigt ist) in unmittelbarer Nähe der Scheiben zu platzieren.
Man stellt fest, dass die Warteposition des Stößels 8 nicht ortsfest ist, sondern von der Abnutzung der Scheiben des Stapels von Scheiben abhängt.
Denn die Gesamtdicke des Stapels von Scheiben nimmt in dem Maße der Abnutzung der Scheiben ab, und die Warteposition des Stößels 8 entspricht einer immer weiter ausgerückten Position. In 2, in der ein Stapel von Scheiben mit maximaler Abnutzung gezeigt ist, stellt man fest, dass die Warteposition des Stößels 8 einer Position des Stößels entspricht, die viel weiter ausgerückt ist, als die, die in 1 gezeigt ist und in der die Scheiben noch neu sind.
Erfindungsgemäß versorgt man wenigstens einen Motor derart, dass er sich in die zweite Richtung dreht, um den Stößel bis in eine Referenzposition zurückzuziehen, die einem Rückzugsanschlag für den Stößel entspricht. Der so bewirkte Rückzug beseitigt jegliche Notwendigkeit eines Zurückgreifens auf ein spezifisches Werkzeug, wie z. B. eine Presse, und vermeidet die Demontage jedes Aktuators, was ein schwieriger Arbeitsvorgang ist, der nur einem spezialisierten Personal übertragen werden kann.
Dieses Zurückziehen kann erfolgen, während die Bremse noch fest mit dem Flugzeug verbunden ist, was mehrere Vorteile bietet. Einerseits ist es möglich, von der Bordversorgung des Flugzeugs zu profitieren, um dieses Zurückziehen durchzuführen, ohne dass irgendwelche Kabelverbindungen oder ein spezifischer Anschluss erforderlich wäre. Andererseits sind die Stößel 8 somit auf natürliche Weise vor den Werkzeugschlägen und auch vor Verschmutzung durch den Kohlenstaub geschützt, aus dem die Scheiben gebildet sind, der sich unweigerlich bei einem Hantieren an der Bremse während ihrer Wartung ablösen wird.
Das Zurückziehen des Stößels ist vorteilhafterweise Teil eines automatischen Verfahrens, das vor jedem Eingriff an der Bremse ausgelöst wird, sei es auf Initiative des Piloten des Flugzeugs oder auf Initiative einer Wartungsperson hin.
In einer Ausführungsvariante kann dieses Zurückziehen erfolgen, während der Teil der Bremse, der die Aktuatoren trägt (im vorliegenden Fall der Kranz 6), nicht mehr fest mit dem Flugzeug verbunden ist. Dies ist der Fall, wenn die Bremse 3 vom Flugzeug entfernt und zur Wartung in eine Werkstatt gebracht wurde.
In diesem Fall hat man erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten: zunächst kann man die Stößel 8 zurückziehen, während der Kranz 6 noch fest mit dem Torsionsrohr 4 verbunden ist. Man kann die Stößel 8 auch zurückziehen, wenn der Kranz 6 von dem Torsionsrohr 4 abgenommen wurde (für diese beiden ersten Möglichkeiten, wie auch für das Zurückziehen der Stößel in dem weiter oben genannten Fall, bei dem die Bremse noch fest mit dem Flugzeug verbunden ist, ist es vorteilhaft, das Zurückziehen aller Stößel gleichzeitig zu steuern). Man kann den Stößel eines Aktuators auch zurückziehen, wenn dieser vom Kranz 6 abgenommen worden ist, ganz gleich ob der Kranz noch fest mit dem Torsionsrohr 4 verbunden ist oder nicht.
Wenn sich dies als notwendig erweisen sollte, beispielsweise in einer Werkstatt, wird man eine flugzeugexterne Versorgung verwenden, um den Motor des bzw. der Aktuatoren zu speisen.
Das erfindungsgemäße Zurückziehen des Stößels eines Aktuators über ein normales Betriebsspiel hinaus kann dazu verwendet werden, um verschiedene Funktionalitäten bereitzustellen.
Gemäß einer dieser verwendet man das Zurückziehen, um eine Überprüfung der korrekten Funktionsweise eines Positionssensors des Stößels 8 mindestens eines der Akutatoren 7 zu ermöglichen.
In diesem Fall ermöglicht das Zurückziehen bis in die Referenzposition ein Überprüfen, ob der Wert, den dieser Sensor angibt, wenn der Stößel bis in die genannte Position zurückgezogen wurde, dem Erwartungswert genau entspricht.
Dieses Zurückziehen ermöglicht auch ein Einstellen des Positionssensors, indem dieser auf einen vorgegebenen Wert reinitialisiert wird, wenn der Stößel in der genannten Referenzposition ist.
Dieses Einstellen kann Teil eines automatischen Testverfahrens zum Testen der Bremse sein, das punktuell oder systematisch vor jeder Bremsbetätigung durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Funktionalität bewirkt man ein Zurückziehen von mindestens zwei Aktuatoren bis in die Referenzposition und prüft, ob die von den Positionssensoren der Aktuatoren angegebenen Werte zueinander koherent sind.
Gemäß einer anderen durch das erfindungsgemäße Zurückziehen des Stößels gebotenen Funktionalität führt man eine Berechnung der Abnutzung der Scheiben durch. Hierfür wird dem Zurückziehen des Stößels bis in eine Referenzposition ein Annähern des Stößels an den Stapel von Scheiben bis zum Kontakt des Stößels mit diesem letztgenannten vorausgehen oder folgen.
Indem man den Wert des Positionssensors abliest, wenn der Stößel in der Referenzposition ist und wenn der Stößel mit dem Stapel von Scheiben in Kontakt ist, erhält man durch die Differenz einen Wert, der repräsentativ für die Abnutzung der Scheiben ist.
Das erfindungsgemäße Zurückziehen des Stößels ermöglicht folglich eine genaue und ständige Kenntnis des Abnutzungsgrades der Scheiben und so ein Veranlassen eines Wartungsvorgangs zum Austausch des Stapels von Scheiben, wenn ein kritischer Abnutzungsgrad erreicht wurde. Dieses Ermitteln der Abnutzung kann auch Teil eines automatischen Testverfahrens zum Testen der Bremse sein, das punktuell oder systematisch vor jeder Bremsbetätigung durchgeführt wird.
Gemäß einer besonderen Art der Anwendung wird einer der Aktuatoren dazu verwendet, den Stapel von Scheiben zu pressen, während mindestens ein anderer Aktuator dazu verwendet wird, die Abnutzung gemäß der oben beschriebenen Methode zu messen.
Durch die Pressung der Scheiben kann sichergestellt werden, dass die Scheiben alle aneinander anliegen, ohne Spiel zwischen den Scheiben, was die Messung der Abnutzung verfälschen könnte.
Die Erfindung ist nicht auf die soeben beschriebenen, besonderen Ausführungs formender Erfindung beschränkt, sondern umfasst vielmehr jede Ausführungsvariante, die in den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, fällt.
Insbesondere kann das Verfahren auf eine elektromechanische Bremse angewandt werden, die Aktuatoren umfasst, die nicht an einem fest mit der Bremse verbundenen Kranz angebracht sind, sondern direkt an der Struktur des Flugzeugs. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Kranz 6 nicht in fester Verbindung mit dem Torionsrohr 4, sondern mit der Radachse 2 vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zum Steuern einer elektromechanischen Bremse für ein Flugzeug, umfassend einen Stapel von Scheiben (5) und einen Kranz (6), der eine Vielzahl von elektromechanischen Aktuatoren (7) trägt, die jeweils mit einem Stößel (8) ausgestattet sind, der relativ zum Scheibenstapel unter der Wirkung eines dazugehörigen Elektromotors derart verschiebbar ist, dass eine Drehung des Motors in eine erste Richtung die Anlage des Stößels (8) an dem Stapel von Scheiben (5) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt des Drehens mindestens eines Motors in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung umfasst, um den entsprechenden Stößel (8) um mehr als einen Abstand (d) zurückzuziehen, der einem normalen Betriebsspiel zwischen dem Stößel (8) und dem Stapel von Scheiben (5) entspricht, wobei der Stößel (8) bis in eine Referenzposition zurückgezogen wird, die unabhängig von der Dicke des Scheibenstapels ist und einem Rückzugsanschlag für den Stößel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückziehen des Stößels (8) bewirkt wird, während der Aktuator (7) noch fest mit dem Flugzeug verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewirken des Zurückziehens des Stößels (8) der Motor des Aktuators (7) von einer Energiequelle außerhalb des Flugzeugs gespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zurückziehen des Stößels (8) bis in die Referenzposition ein Annähern bis hin zum Kontaktieren des Stapels von Scheiben (5) durch den Stößel (5) vorausgeht oder folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel eines der Aktuatoren (7) auf den Stapel von Scheiben (5) drückt, während der Stößel (8) mindestens eines der anderen Aktuatoren (7) bis in die Referenzposition zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (8) aller Aktuatoren (7) bis in die Referenzposition zurückgezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zurückziehens des Stößels Teil eines vorprogrammierten Testverfahrens zum Testen des betreffenden Aktuators (7) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zurückziehens gleichzeitig für mindestens zwei Aktuatoren (7) erfolgt, und vorzugsweise für alle Aktuatoren.