ES2623885T3 - Sistema y método de mitigación térmica para un sistema electrónico de medición de presión de neumáticos - Google Patents

Sistema y método de mitigación térmica para un sistema electrónico de medición de presión de neumáticos Download PDF

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ES2623885T3 ES13817116.0T ES13817116T ES2623885T3 ES 2623885 T3 ES2623885 T3 ES 2623885T3 ES 13817116 T ES13817116 T ES 13817116T ES 2623885 T3 ES2623885 T3 ES 2623885T3
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Abstract

Un conjunto de medición de presión térmica (10) acoplado a una llanta (18) de una rueda de aeronave, que comprende: un alojamiento (12) configurado para ser sujetado a una cara de rueda; un cerramiento del sistema electrónico (24) colocado en un interior del alojamiento (12); un sistema electrónico (14) colocado en un cerramiento del sistema electrónico (24) y configurado para procesar una señal recibida desde sensor remoto (26) que mide la presión y la temperatura del neumático; caracterizado porque comprende, además: un aislamiento interno (16a) colocado en el interior del alojamiento (12) y perfilado al interior del alojamiento (12), en donde el aislamiento interno está configurado para permitir el uso de un sistema electrónico de baja temperatura nominal a 125 grados centígrados; y un separador térmicamente conductivo (19) que se extiende desde el cerramiento del sistema electrónico (24) al alojamiento (12).

Description

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DESCRIPCION
Sistema y metodo de mitigacion termica para un sistema electronico de medicion de presion de neumaticos
Antecedentes
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere generalmente a sistemas de mitigacion termica para un sistema electronico de medicion de presion de neumaticos y mas en particular a sistemas de medicion de presion de neumaticos (a continuacion “TPMS”) configurados para montarse en una rueda de un vehlculo, que usa un sistema electronico de coste relativamente bajo.
Descripcion de la tecnica relacionada
Las temperaturas de las ruedas y los frenos de aeronaves se incrementan continuamente. Existen muchas temperaturas maximas intermitentes vistas por el alojamiento del sistema electronico TPMS montado en la rueda, y los componentes electricos internos asociados.
Las grandes aeronaves generan una gran cantidad de calor en sus ruedas durante el aterrizaje, el desplazamiento por la pista y el despegue. Esto es debido a la conduccion de calor desde los frenos. Debido a que el neumatico de caucho es un mal conductor termico, el calor puede aumentar en la rueda mas rapidamente que si se disipa, especialmente en aeronaves que ejecutan despegues y aterrizajes repetidos, distancias de desplazamiento por la pista anormalmente largas o despegues abortados. Si el piloto no es consciente de la temperatura resultante siempre creciente, esto puede provocar un estallido peligroso del neumatico. Para evitar esto, es necesario aplicar un periodo de enfriamiento seguro obligatorio entre vuelos y esto puede convertirse en un factor limitante en el tiempo de ida y vuelta de la aeronave.
La temperatura del neumatico actual depende de muchos factores, tales como el numero de vuelos previos, la temperatura atmosferica, el peso de la aeronave, la distancia de desplazamiento por la pista y el uso de los frenos. Un periodo de enfriamiento obligatorio seguro no puede tener generalmente todos estos factores en cuenta y es a menudo necesariamente largo.
Los dispositivos de ensayo de presion para los neumaticos de la aeronave son bien conocidos. Una forma comprende una galga mecanica similar a la primera inventada hace mas de cien anos. Los dispositivos mas modernos usan un sensor electromecanico.
Sin embargo, con tal dispositivo no es viable ensayar la presion de los neumaticos cuando estan a una temperatura de referencia conocida, y esto significa normalmente que el neumatico debe estar en o cerca de la temperatura ambiental, de lo contrario el gas caliente dentro del neumatico estara a una presion mayor que el gas correspondiente cuando se enfrle, y la variacion inducida por temperatura hara que la lectura de la presion no sea fiable.
En los Estados Unidos, por ejemplo, la Autoridad de Aviacion Federal (F.A.A.) ha expresado su deseo de que las presiones de los neumaticos puedan verificarse cada dla, pero las aerollneas han indicado que esto no puede lograrse en la practica por que las aeronaves estan a menudo en funcionamiento continuo en un periodo de hasta tres semanas, y la aeronave no esta en el suelo durante este periodo lo suficiente para que los neumaticos se enfrlen lo suficiente para que se realice un ensayo fiable.
Debido a las altas temperaturas puede ser necesario un sistema electronico de alta temperatura, caro y muy diferente.
El documento US2007/0006650 A1 describe un tacometro para una rueda de aeronave montada en un eje para rotar alrededor de un eje de rotacion, comprendiendo el tacometro una parte estacionaria para sujetarse al eje y una parte rotativa para accionarse en rotacion mediante la rueda, una de la parte estacionaria y la parte rotativa incluyendo un sensor remoto adaptado para cooperar con un elemento indicador soportado por la otra parte opuesta del sensor para generar information sobre la velocidad de rotacion de la rueda, teniendo la parte estacionaria y la parte rotativa porciones que se extienden en oposicion en una direction radial, soportandose el sensor remoto y el elemento indicador mediante las porciones para quedar alineadas entre si en una direccion radial. La portion sujeta a la parte rotativa se extiende dentro del eje.
El documento JP2944860 B2 describe un dispositivo de supervision de neumaticos para evitar la filtration de aire desde el interior de un neumatico incluso en el caso donde un lado rotativo rota a gran velocidad. El dispositivo incluye un alojamiento que se monta en un extremo de un eje no rotativo, y tambien se montan una bobina de suministro y una bobina de reception. Un alojamiento cillndrico se monta en una rueda, y una bobina de reception y una bobina de transmision estan dispuestas en el lado del alojamiento y el alojamiento y una tarjeta de circuito estan
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dispuestos en el lado opuesto sobre un mamparo del alojamiento. Una punta del sensor de presion se une directamente sobre una llanta de la rueda para detectar la presion del interior del neumatico que se introduce por un orifico. Ya que la tarjeta de circuito se conecta mediante un cable que consiste en un alimentador que suministra potencia al sensor de presion y una llnea de senal que transmite senales de deteccion de presion, el aire dentro del neumatico no se filtra incluso si una materia extrana colisiona contra el cable y provoca que se rompa.
Sumario de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es proporcionar sistemas mejorados para mitigacion termica para sistemas electronicos de medicion de presion de neumaticos.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar sistemas mejorados para TPMS configurado para montarse en una rueda de un vehlculo, que usa un sistema electronico de bajo coste.
Un objetivo adicional de la presente invencion es proporcionar un TPMS configurado/acoplado a la llanta de una rueda de aeronave.
Otro objetivo adicional de la presente invencion es proporcionar un TPMS con aislamiento interno ubicado en el interior de un alojamiento.
Otro objetivo mas de la presente invencion es proporcionar un TPMS con aislamiento interno configurado para reducir una temperatura del sistema electronico lo suficiente para permitir el uso de un sistema electronico nominal y operable a 125 grados centlgrados.
Otro objetivo adicional de la presente invencion es proporcionar un TPMS con aislamiento configurado para proporcionar que una temperatura interior de un cerramiento para el sistema electronico no supere los 125 grados centlgrados.
Estos y otros objetivo de la presente invencion se logran en un conjunto de medicion de presion termica acoplado a una llanta de una rueda de aeronave. Un alojamiento se configura para sujetarse a una cara de la rueda. Un cerramiento de sistema electronico se coloca en el alojamiento. El sistema electronico se coloca en el cerramiento del sistema electronico y se configura para procesar una senal recibida desde un sensor remoto que mide una temperatura y presion del neumatico. El aislamiento interno se coloca en el interior del alojamiento. El aislamiento interno se configura para reducir la temperatura de un sistema electronico lo suficiente para permitir el uso de un sistema electronico de baja temperatura nominal a 125 grados.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion de un TPMS de la presente invencion.
La Figura 2 ilustra una vista en seccion transversal de otra realizacion de un TPMS de la presente invencion.
La Figura 3 ilustra una realizacion de la presente invencion donde un tapacubos incluye un aislante interno colocado en una tapa superior del cuerpo principal del tapacubos.
La Figura 4 ilustra una realizacion de la presente invencion con un sensor de presion acoplado a una llanta de un neumatico.
La Figura 5 ilustra una realizacion de la presente invencion con una realizacion de una tapa superior del tapacubos.
La Figura 6 ilustra una realizacion de la presente invencion con aislantes internos y externos.
La Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de la realizacion de la Figura 6.
La Figura 8 ilustra una realizacion de la presente invencion con aislantes especlficos.
La Figura 9 ilustra el tapacubos unido mediante tres tornillos o estructuras equivalentes que lo sujetan sobre un cubo de rueda de un vehlculo.
La Figura 10 ilustra el tapacubos separado de la rueda de la Figura 9.
La Figura 11 es una vista despiezada del tapacubos con aislamiento tanto interno como externo.
La Figura 12 ilustra una realizacion con el cuerpo principal del tapacubos y el aislamiento externo de la realizacion de la Figura 11.
La Figura 13 ilustra otra realizacion donde solo se proporcionan los aislantes internos.
Descripcion detallada de las realizaciones preferentes
La Figuras 1 y 2 ilustran un TPMS 10 de la presente invencion que ilustra el interior de un alojamiento, tambien conocido como tapacubos 12, con los componentes electronicos encerrados, generalmente indicados como 14.
En la Figura 1, el aislamiento interno 16a se usa para proporcionar el aislamiento termico del sistema electronico 14 interno de bajo coste usado para la medicion y supervision de la presion y/o temperatura de neumaticos. La disipacion de calor se ilustra.
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En la Figura 2, se proporciona el aislamiento externo que puede incluir un recubrimiento 17A termicamente aislante, un separador 17B termicamente aislante, un relleno de aire o aislante 17C y un separador termicamente conductivo 19.
En una realizacion, la presente invencion proporciona un TPMS 10 que se configura para montarse en una rueda o llanta 18 de una aeronave. El TPMS 10 incluye el alojamiento con un cuerpo principal generalmente indicado como 12, algunas veces conocido como tapacubos, para el sistema electronico 14. El tapacubos 12 puede unirse mediante una pluralidad de tornillos 20 o estructuras equivalentes a un cubo de rueda o llanta 18 de un neumatico o cubrir todo o una porcion de una abertura axial del cubo de rueda. El TPMS 10 incluye el sistema electronico 14 en un cerramiento 24 que procesa una senal recibida desde un sensor 26 que mide la presion y/o temperatura del neumatico. En diversas realizaciones, el sensor 26 puede medir otros parametros. Como ejemplo no limitativo, el sensor de presion 26 puede basarse en tecnologla piezorresistiva o piezoelectrica, incluyendo, pero sin limitacion a las divulgadas en el documento US 5.996.419., y la patente de Estados Unidos con numero de publication 2002/0073783.
En la realizacion de la Figura 3, el tapacubos 12 incluye un aislante interno 16a colocado en una tapa superior 12 del cuerpo superior del tapacubos 12a. Tal como se ilustra, el aislante interno 16a tiene la forma de un anillo, pero otras configuraciones geometricas son adecuadas. El aislante 16a puede colocarse en cualquier ubicacion dentro del conjunto donde limitara el flujo de calor dentro del sistema electronico 14. En esta realizacion, no existe aislante externo 16b entre el tapacubos 12 y la rueda del vehlculo. La Figura 4 muestra que el sensor de presion 26 se acopla a la llanta 18 y el neumatico se acopla electricamente al sistema electronico 14 y el cerramiento del sistema electronico 24 esta colocado internamente en el tapacubos 12. El aislamiento es de una capacidad aislante suficiente y esta colocado para evitar que el interior del cerramiento del sistema electronico 24 supere los 125 grados centlgrados o menos.
La Figura 5 ilustra el tapacubos 12, con la tapa superior del tapacubos 12, de la realizacion de la Figura 9. De nuevo, aunque el aislante interno 16a se muestra como en una configuration de anillo, pueden existir varias configuraciones geometricas diferentes, y tambien puede colocarse en diferentes superficies; en el caso antes mencionado, el aislante 16a puede colocarse en cualquier ubicacion dentro del conjunto donde limitara el flujo de calor en el sistema electronico 14.
El sistema electronico 14 se somete a la aplicacion de temperaturas elevadas cuando existen frenos en la rueda. Los sistemas y metodos de la presente invencion retardan una transferencia de calor mediante diversos modos de transmision, incluyendo, pero sin limitarse a radicacion, conduction y convection, desde la rueda, y los frenos, al sistema electronico 14 presente en el TPMS 10. Esto mejora la capacidad del sistema electronico 14 estandar para funcionar de manera eficaz. Los sistemas electronicos 14 de alta temperatura, que pueden operar eficazmente a mas de 125 grados centlgrados, son caros y personalizados. Normalmente, los sistemas electronicos 14 de baja temperatura, tal como los de menos de 125 grados centlgrados, son productos comerciales baratos mas ampliamente disponibles para la venta (COTS). Con la presente invencion, un gran ahorro de costes se logra usando un sistema electronico 14 de baja temperatura, que puede soportar temperaturas no mayores de 125 grados centlgrados, 120 grados centlgrados y 115 grados centlgrados. De esta manera, se permite la aplicacion de la tecnologla a un mercado mucho mas amplio.
En la realizacion de la Figura 6, se proporcionan los aislantes internos 16(a) y externos 16b. Tambien se ilustra un sensor 26 montado que se acopla al sistema electronico 14 por medio de un conducto. El aislamiento externo puede residir entre el cubo de rueda y el tapacubos 12. El aislamiento interno puede tener la forma de una arandela como un anillo plano para evitar el flujo de calor en una direction, o una estructura perfilada en tres dimensiones para limitar el flujo de calor en todas las direcciones. El sensor 26 puede ser un sensor de presion, incluyendo, pero sin limitarse a un sensor de presion piezoelectrico, piezorresistivo o MEMS.
La Figura 7 es una vista en perspectiva del cuerpo principal del tapacubos 12 de la Figura 6 que incluye tanto el aislante interno 16(a) como el externo 16b.
En referencia ahora al diagrama despiezado de la Figura 8, los aislantes internos y externos 16a y 16b se proporcionan en el mismo cuerpo inferior 12b del tapacubos. Esto proporciona un numero de ventajas. La trayectoria principal de flujo de calor desde el cubo de rueda al cerramiento del sistema electronico 24 se limita, y la transferencia de calor secundaria del sistema electronico 14 tambien se limita. El aislante externo 16b se acopla al cuerpo principal del tapacubos 12, por medio de sujeciones que pueden estar aisladas termicamente por medio de aislantes 16b tal como se ha analizado antes. Los elementos de cuerpo del cuerpo principal del tapacubos 12 incluyen un aislante interno 16a. El fin del cuerpo principal del tapacubos 12 es colocar y soportar un elemento de bobina de rotation en la rueda que interactua con un elemento de bobina estacionario coincidente en el eje, as! como proporcionar un cerramiento protector 24 para el sistema electronico 14. Unos aislantes 16a y/o 16b de acoplamiento de transductor de velocidad de rueda tambien se proporcionan, que alslan el sistema electronico 14 de los elementos de conduccion termica. Tal como se muestra en la Figura 8, se proporcionan aislantes internos 16a: (i) un anillo de aislante externo 16a, (ii) aislantes de placa metalica circular 16a y (iii) un aislante interno perfilado 16a en el cuerpo principal de tapacubos 12.
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En referenda ahora a la Figura 9, el tapacubos 12 se muestra como unido mediante tres tornillos 20 o estructuras equivalentes, que sujetan el tapacubos 12 sobre el cubo de rueda de un vehiculo. El numero de sujeciones es arbitrario y depende de la geometria de aplicacion individual. El tapacubos 12 cubre la abertura axial de la cara exterior de la rueda. Un aislamiento termico externo se proporciona en la superficie externa del tapacubos 12 que interactua con la rueda. En esta realizacion, el aislamiento termico externo se coloca de manera distal respecto al sistema electronico 14 (no se muestra) colocado en un interior del tapacubos 12. La Figura 10 ilustra el tapacubos 12 separado de la rueda de la Figura 9.
La Figura 11 es una vista despiezada del tapacubos 12 con aislamiento tanto interno como externo. La tapa 12a del tapacubos se acopla al cuerpo principal del tapacubos 12. Se proporcionan unos aislantes internos 16a. En una realizacion ilustrada en la Figura 11, los aislantes internos 16a incluyen un manguito aislante 16a y una arandela aislante 16a que aislan la placa metalica circular 16 del cerramiento del sistema electronico 24, que en la Figura 11 no se muestra. El aislante externo 16b incluye una pluralidad de aislantes de sujecion 16b. Las sujeciones se acoplan al cuerpo principal del tapacubos 12. En una realizacion, las sujeciones son conductores de calor, que incluyen, pero no se limitan a tornillos metalicos 20, que acoplan el cuerpo principal del tapacubos 12 al aislante externo 16b. El aislamiento externo se proporciona en una relacion respecto a la sujecion para reducir y/o eliminar la transferencia de calor desde la rueda a traves de las sujeciones, en el tapacubos 12 y dentro del sistema electronico 14. En la realizacion de la Figura 11, se proporcionan aislantes de tornillos externos 16b.
La Figura 12 ilustra el cuerpo principal del tapacubos 12 y el aislamiento externo de la realizacion de la Figura 11.
La Figura 13 ilustra otra realizacion donde se proporcionan solo los aislantes internos 16a. En esta realizacion, los aislantes 16a pueden ser un aislante de placa metalica circular 16a y dos aislantes 16a adicionales configurados como placas anulares planas.
En una realizacion, el sistema electronico 14 puede incluir un ASIC (Circuito Integrado de Aplicacion Especifica) que condiciona la senal generada por el sensor de presion 26 para obtener una primera senal de salida de presion analogica. La senal de presion de salida condicionada se suministra a traves del conducto electrico sobre una primera linea de senal analogica o un microprocesador ECU. Como alternativa, el ASIC puede generar una senal de salida de presion digital, en cuyo caso una linea de senal digital conecta el ASIC al microprocesador. El conducto electrico puede opcionalmente incluir contactos para suministro de potencia y conexiones a tierra (no se muestra).
Tras la determinacion de que el sensor 26 ha funcionado mal, el microprocesador desactiva el adaptador de bus huesped (HBA) y genera una senal de aviso para el operario de la aeronave. La senal de aviso puede ser iluminar una luz en el panel de instrumentos de la aeronave (no se muestra). El microprocesador genera una senal de presion estimada. El microprocesador puede supervisar continuamente la senal de presion mientras que la aeronave esta funcionando.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de medicion de presion termica (10) acoplado a una llanta (18) de una rueda de aeronave, que comprende:
    un alojamiento (12) configurado para ser sujetado a una cara de rueda; un cerramiento del sistema electronico (24) colocado en un interior del alojamiento (12);
    un sistema electronico (14) colocado en un cerramiento del sistema electronico (24) y configurado para procesar una senal recibida desde sensor remoto (26) que mide la presion y la temperatura del neumatico;
    caracterizado porque comprende, ademas:
    un aislamiento interno (16a) colocado en el interior del alojamiento (12) y perfilado al interior del alojamiento (12), en donde el aislamiento interno esta configurado para permitir el uso de un sistema electronico de baja temperatura nominal a 125 grados centlgrados; y
    un separador termicamente conductivo (19) que se extiende desde el cerramiento del sistema electronico (24) al alojamiento (12).
  2. 2. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el alojamiento (12) incluye un alojamiento de cuerpo principal, un alojamiento de cuerpo inferior (12b), un alojamiento intermedio, un cerramiento del sistema electronico (24) y una tapa superior (12a) separada o integral.
  3. 3. El conjunto de la reivindicacion 1, que comprende ademas un aislamiento externo (16b) colocado en una superficie externa del alojamiento (12).
  4. 4. El conjunto de la reivindicacion 3, en el que los aislamientos interno (16a) y externo (16b) estan en una cantidad y una posicion para hacer que una temperatura interior del cerramiento del sistema electronico (24) no supere 125 grados centlgrados.
  5. 5. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el aislamiento interno (16a) proporciona un aislamiento mayor que el proporcionado por el material del alojamiento principal.
  6. 6. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el aislamiento interno (16a) tiene la forma de un anillo.
  7. 7. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el sensor remoto (26) esta acoplado a una llanta (18) de la rueda y esta acoplado electricamente al sistema electronico (14).
  8. 8. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el alojamiento (12) incluye una tapa superior (12a).
  9. 9. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el aislamiento interno (16a) retarda una transferencia de calor por radiacion, conduccion y conveccion, desde el alojamiento (12), la rueda y los frenos de la aeronave, al sistema electronico (14).
  10. 10. El conjunto de la reivindicacion 7, en el que el sensor remoto (26) esta acoplado al sistema electronico (14) con un conducto.
  11. 11. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que al menos una porcion del aislamiento interno (16a) esta colocado entre un cuerpo principal de alojamiento y una cubierta de alojamiento.
  12. 12. El conjunto de la reivindicacion 1, en el que el sensor remoto (26) es un sensor piezorresistivo, piezoelectrico o MEMS.
  13. 13. El conjunto de la reivindicacion 3, en el que el aislamiento interno (16a) y el aislamiento externo (16b) estan dispuestos en un mismo elemento de cuerpo de alojamiento inferior (12b).
  14. 14. El conjunto de la reivindicacion 13, en el que el elemento de cuerpo de alojamiento inferior esta acoplado al cuerpo principal de tapacubos por medio de sujeciones y las sujeciones estan aisladas termicamente del sistema electronico.
  15. 15. El conjunto de la reivindicacion 3, en el que el aislamiento interno (16a) incluye un anillo, una o mas placas metalicas circulares de aislamiento y un aislante colocado en un elemento de cuerpo de alojamiento intermedio.
ES13817116.0T 2012-07-09 2013-07-01 Sistema y método de mitigación térmica para un sistema electrónico de medición de presión de neumáticos Active ES2623885T3 (es)

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US13/544,186 US9381779B2 (en) 2012-07-09 2012-07-09 System and method for thermal mitigation for tire pressure measurement electronics
US201213544186 2012-07-09
PCT/US2013/048865 WO2014011426A2 (en) 2012-07-09 2013-07-01 System and method for thermal mitigation for tire pressure measurement electronics

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