ES2692143T3 - Control antiderrape-lógica combinada de control de rueda pareada/individual - Google Patents

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ES2692143T3 ES05817461.6T ES05817461T ES2692143T3 ES 2692143 T3 ES2692143 T3 ES 2692143T3 ES 05817461 T ES05817461 T ES 05817461T ES 2692143 T3 ES2692143 T3 ES 2692143T3
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Harris K. Butler, Iii
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Abstract

Un sistema de frenado antiderrape (20) para un vehículo con ruedas, incluyendo: una primera rueda que tiene un primer indicador de deslizamiento (26); una segunda rueda que tiene un segundo indicador de deslizamiento (28); un circuito de control antiderrape (38, 40) que recibe señales del primer indicador de deslizamiento (26) y el segundo indicador de deslizamiento (28) y configurado para calcular una respuesta de frenado antiderrape óptimo para la primera rueda y una respuesta de frenado antiderrape óptimo para la segunda rueda; y un circuito lógico (32) en comunicación con el circuito de control antiderrape (38, 40) y configurado para determinar la respuesta de frenado óptimo del vehículo filtrando o transmitiendo alternativamente la respuesta de frenado óptimo de las ruedas primera y segunda a las ruedas primera y segunda.

Description

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DESCRIPCION
Control antiderrape - logica combinada de control de rueda pareada/individual Antecedentes de la invencion
1. Campo de la Invencion
Esta invencion se refiere en general a sistemas de frenado antiderrape para vetuculos con ruedas. Mas en concreto, esta invencion se refiere a un sistema y metodo mejorados para controlar el deslizamiento de rueda en un sistema de frenado de ruedas multiples. Este sistema mejorado es especialmente util en vetuculos con una base de rueda ancha, tal como los aviones de tipo general. Este sistema mejorado optimiza el rendimiento de frenado de tales vetuculos de ruedas multiples pareadas minimizando al mismo tiempo la desviacion direccional.
2. Antecedentes generales y estado de la tecnica
Suelen instalarse sistemas de frenado antiderrape y automaticos en vetuculos de ruedas multiples como aviones de tipo general y aviones comerciales para contribuir a la deceleracion del vetuculo. Los modernos sistemas antiderrape optimizan tfpicamente la eficiencia de frenado mediante adaptacion a las condiciones de la pista y otros factores que afectan al frenado para maximizar la deceleracion, correspondiente al nivel de presion del freno seleccionado por el piloto. En los sistemas antiderrape convencionales, el piloto aplica tfpicamente los frenos de forma mecanica mediante una valvula dosificadora, y tan pronto como la presion del freno de rueda se aproxima al nivel de derrape, por ejemplo, cuando se detecta un derrape inicial, se usa un valor de presion de freno para inicializar el sistema de control antiderrape.
En aplicaciones de aviacion, la rapida aplicacion de los pedales por parte del piloto de un avion durante el aterrizaje puede crear a menudo fuertes derrapes iniciales antes de que se determine una presion de frenado antiderrape efectiva o par de freno y de que el deslizamiento sea controlado efectivamente por los sistemas antiderrape y de control de frenado convencionales. La reduccion de los derrapes iniciales y la maximizacion de la eficiencia de frenado dana lugar a distancias de parada mas cortas del avion, lo que permite que el avion aterrice en pistas mas cortas, y puede dar lugar a reducido desgaste de los neumaticos.
Los sistemas convencionales de control de derrape incluyen de ordinario indicadores de deslizamiento que tienen un transductor de velocidad de rueda y un sensor de presion de freno para cada freno de rueda del vetuculo. Los transductores de velocidad de rueda miden la velocidad de rueda y generan senales de velocidad de rueda que son una funcion de la velocidad rotacional de la rueda. Las senales de velocidad de rueda son convertidas tfpicamente a una senal que representa la velocidad de las ruedas, y son comparadas con una velocidad de referencia del avion. Esta comparacion puede generar una senal de error de velocidad de rueda indicativa de la diferencia entre las senales de velocidad de rueda de cada rueda frenada y la senal de velocidad de referencia. La salida del comparador de velocidad se denomina "error de velocidad". Las senales de error de velocidad son ajustadas tfpicamente por un modulador integrador de polarizacion de presion, una unidad de control proporcional, y una red de compensacion. La salida de tales circuitos logicos se suma para proporcionar una senal de control antiderrape que es recibida por un procesador de orden. El modulador integrador de polarizacion de presion dicta el nivel de presion de control maximo permisible durante el frenado. Es decir, cuando no se detecta derrape (o deslizamiento), este integrador permite la plena presion del sistema a los frenos y permite menos presion cuando se detecta derrape.
Los sistemas de control antiderrape convencionales y de reciente invencion son conocidos por los expertos en la tecnica. Algunos sistemas de control antiderrape recientemente inventados se describen en las Patentes de Estados Unidos numeros 4.562.542, 6.655.755 y 6.659.400. Los expertos en la tecnica de control de freno antiderrape estan familiarizados con las ventajas y las desventajas de los diferentes sistemas de control descritos en estas y otras patentes.
Los sistemas antiderrape convencionales procesan la senal de empuje de presion de al menos dos formas diferentes: como senales de control pareado o individual. En los sistemas de control de derrape pareado, la senal de control de derrape de una sola rueda es enviada a la valvula de control de presion de ambas ruedas. En los sistemas de control de derrape individual, cada rueda genera una senal de control de derrape individual que es enviada a su propia valvula de control de presion.
Los sistemas de control de derrape pareado toman tfpicamente la senal de la primera rueda para indicar un deslizamiento o de la rueda que indica el deslizamiento mas grande y usan dicha senal para modular la presion del freno a ambas o a todas las ruedas. Tales sistemas evitan que el sistema antiderrape genere desviacion direccional. En vetuculos con bases de rueda anchas, como los aviones de tipo general, las pequenas variaciones en la presion del freno entre las ruedas espaciadas pueden inducir desviacion direccional. Un inconveniente de estos sistemas es la reducida eficiencia de frenado. Dado que la presion del freno a todas las ruedas se reduce en respuesta a la
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rueda que experimenta el coeficiente de rozamiento mas bajo, se sacrifica la presion de freno disponible para las otras ruedas.
Los sistemas de control de derrape individual toman las senales de cada rueda individual y responden con una senal para modular la presion de freno enviada a la valvula de control de presion de cada rueda individual. Es decir, el sistema de control modula la presion de frenado a cada rueda individual segun las condiciones de deslizamiento que experimenta cada rueda. Estos sistemas maximizan la eficiencia de frenado de todo el vehnculo permitiendo la presion de frenado maxima permitida para las condiciones que experimenta cada rueda. Un inconveniente de estos sistemas es la desviacion direccional producida por el sistema antiderrape. Cuando se aplica mayor presion de frenado a una rueda que experimenta menos deslizamiento, las diferentes fuerzas aplicadas a las diferentes ruedas generan par. El par del vehnculo se experimenta como desviacion direccional.
En US 5.551.769 se describe un metodo y sistema para modificar el control de freno antibloqueo a un vehnculo que frena en una superficie dividida. Cada una de las velocidades de rueda es detectada y comparada con una referencia de velocidad de rueda. Si la velocidad de solamente una de las ruedas delanteras se aparta de la referencia de velocidad de rueda por encima de un umbral de deslizamiento predeterminado, se activa un control mu dividido. Al detectar una salida de la rueda de mu alto, se aplica un primer perfil de control de presion a la rueda de mu bajo, mientras que se aplica un segundo perfil de control de presion diferente del primer perfil de control de presion a la rueda de mu alto. Una vez que el vehnculo ha pasado de frenar en una superficie de mu dividido a frenar en una superficie de mu homogeneo, se aplica presion de control ABS normal a las ruedas.
Por lo tanto, se necesitan un sistema de frenado antiderrape para un vehnculo de ruedas multiples que optimice la eficiencia de frenado del vehnculo minimizando al mismo tiempo la desviacion direccional.
Resumen de la invencion
Segun la presente invencion se facilita un sistema de frenado antiderrape que tiene los elementos de la reivindicacion 1 y un metodo de reducir el derrape de un vehnculo incluyendo los pasos de la reivindicacion 8.
Brevemente y en terminos generales, la presente invencion proporciona un sistema y metodo mejorados para control de frenado antiderrape en un vehnculo de ruedas multiples. Esta invencion puede aplicarse a cualquier vehnculo que use un sistema de control de freno accionado para controlar la deceleracion del vehnculo. Un circuito logico esta provisto del sistema de control de frenado antiderrape para iniciar selectivamente una funcion pareada o una funcion individual en las senales enviadas a las valvulas de presion de freno. Como se describe aqrn, una "funcion" es un termino general para el proceso realizado por un circuito logico u otro circuito electronico. Este circuito logico evalua la condicion de deslizamiento en cada rueda para evaluar la forma de control apropiada para el vehnculo. Cuando el circuito logico selecciona la funcion pareada, el sistema antiderrape proporciona la misma senal a cada una de las valvulas de presion de freno. Esta senal es tfpicamente en respuesta a las condiciones experimentadas por la primera rueda para indicar una condicion de deslizamiento (conocida como la "rueda directriz "). Cuando la funcion individual es seleccionada por el circuito logico, el sistema antiderrape proporciona diferentes senales a la valvula de presion de freno de cada rueda. Estas senales son en respuesta a las condiciones experimentadas por cada rueda individual.
El circuito logico pareado/individual opera en union con un sistema de control antiderrape en un vehnculo de ruedas multiples. Cada rueda incluye un conjunto de frenos controlados por su propia valvula de control de freno. Tfpicamente, estos frenos son accionados hidraulicamente y la valvula de control de freno regula la presion hidraulica distribuida a los frenos. Tambien se contemplan sistemas de freno electricos y neumaticos. Dentro del sistema de control de freno antiderrape, cada rueda tambien tiene un indicador de deslizamiento. Tfpicamente, estos indicadores de deslizamiento incluyen un transductor de velocidad de rueda que genera una senal electronica que indica la velocidad de rueda (Vw). Esta senal es comparada despues con una senal de velocidad de referencia (Vref) para el vehnculo. Un comparador electronico indica si la rueda esta experimentando deslizamiento o derrape. Cuando la velocidad de rueda y la velocidad de referencia son diferentes, se inicia una senal de error de velocidad. El comparador de velocidad tambien esta configurado para generar una senal indicativa del grado de deslizamiento o la velocidad de deslizamiento (Vs). Un deslizamiento intenso tiene una Vs mas grande que un deslizamiento menor.
El deslizamiento (o derrape) inducido por frenado tiene lugar por lo general cuando la fuerza de frenado en una rueda individual excede de la fuerza de rozamiento entre la rueda y la superficie de la carretera (o pista). La cantidad de fuerza de rozamiento viene determinada en gran parte por el coeficiente de rozamiento de rueda/superficie (|j). El coeficiente de rozamiento es una medida de la cantidad de rozamiento disponible entre el material del neumatico y el material de la superficie. El coeficiente de rozamiento tambien vana con un numero de factores incluyendo el desgaste del neumatico, el estado de la superficie, la temperatura, etc. Asf, incluso en un solo vehnculo, la fuerza de rozamiento disponible entre el neumatico y la superficie puede variar entre ruedas individuales. Esto da lugar a diferentes condiciones de deslizamiento para cada rueda al frenar. Por lo tanto, el uso de indicadores de deslizamiento individuales es necesario en ruedas individuales para supervisar exactamente las condiciones de deslizamiento.
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En la presente invencion, el sistema de control de freno antiderrape supervisa las senales procedentes del indicador de deslizamiento de cada rueda. Cuando se indica primero una condicion de deslizamiento, el sistema designa la primera rueda en indicar el deslizamiento como la "rueda directriz". La rueda siguiente, y cualquier otra rueda posterior, se designa la "rueda seguidora". Despues de haberse indicado la primera condicion de deslizamiento, el circuito logico pareado/individual proporciona la opcion de controlar ambos neumaticos (o todos los neumaticos) al umsono o individualmente.
En una realizacion actualmente preferida, el circuito logico pareado/individual inicia las senales de control antiderrape como una funcion pareada. Esto permite que el sistema de control de freno antiderrape calcule la fuerza de frenado necesaria dependiendo de la velocidad de deslizamiento de la rueda directriz. El sistema proporciona esta informacion a la valvula de control de freno de cada rueda. Estas senales son tipicamente muy dinamicas, ajustando la cantidad de fuerza aplicada a los frenos muchas veces por segundo. Mientras la funcion pareada esta activa, el sistema de frenado antiderrape sigue supervisando la velocidad de deslizamiento de todas las ruedas, pero proporciona senales de frenado segun la actividad de la rueda directriz.
Con la funcion pareada activa, la orden de frenado a cada rueda es ajustada de la misma forma al mismo tiempo. Esto es especialmente ventajoso en vehfculos con una base de rueda relativamente ancha, tal como los aviones en general. En tales vehfculos, pequenas variaciones en la fuerza de frenado entre las ruedas espaciadas pueden dar lugar a desviacion direccional. La presion uniforme del freno en todas las ruedas minimiza esta condicion.
Mientras la funcion pareada esta activa, el sistema tambien sigue supervisando las senales generadas por cada rueda. En ciertas condiciones, el circuito logico pareado/individual anulara la funcion pareada. Una indicacion de velocidad de deslizamiento excesiva por una rueda seguidora es una de tales condiciones. La velocidad de deslizamiento puede ser excesiva si es mayor que la velocidad de deslizamiento indicada por la rueda directriz o si excede de una velocidad de deslizamiento de referencia. La velocidad de deslizamiento de referencia puede ponerse para evitar una operacion de frenado inaceptablemente ineficiente.
Con la funcion individual activa, la orden de frenado a cada rueda es ajustada individualmente en respuesta a la velocidad de deslizamiento indicada por cada rueda. Esto permite tanto maxima eficiencia de frenado en cada rueda como maxima eficiencia de frenado resultante para el vehfculo. Es decir, la orden de frenado en cada rueda puede reducirse (o incrementarse) lo suficiente para aliviar la condicion de deslizamiento experimentada por cada rueda. Estas senales tambien son altamente dinamicas, ajustando la orden de frenado a cada rueda muchas veces por segundo.
En una realizacion actualmente preferida, una vez establecida la funcion individual, continua controlando el sistema de control de freno antiderrape hasta que desaparecen las condiciones de deslizamiento o el vehfculo se detiene. Alternativamente, la funcion pareada/individual puede reiniciar la funcion pareada en respuesta a condiciones resultantes. Por ejemplo, una vez que la condicion de deslizamiento de cada rueda cae por debajo de la velocidad de deslizamiento de referencia, o posiblemente si se experimenta una desviacion direccional debida a variacion de la orden de frenado.
El circuito logico pareado/individual tambien puede estar configurado para iniciar la funcion individual a la primera indicacion de una condicion de deslizamiento. Por ejemplo, si la indicacion inicial de una condicion de deslizamiento excede de la velocidad de deslizamiento de referencia, el circuito logico pareado/individual puede iniciar la funcion individual sin antes recurrir a la funcion pareada. Esto puede tener lugar cuando un deslizamiento intenso da lugar a mayores dificultades de control del vehfculo que las que experimental por la desviacion direccional producida por control de rueda individual.
Estos y otros aspectos y ventajas de la invencion seran evidentes por la descripcion detallada siguiente, y los dibujos acompanantes que ilustran, a modo de ejemplo, las caractensticas de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es un esquema del sistema de freno antiderrape de la presente invencion.
La figura 2 es un esquema de la logica empleada por el circuito logico pareado/individual de la presente invencion.
La figura 3 es un esquema de las velocidades y fuerzas experimentadas por un avion de tipo general mientras decelera.
Descripcion detallada de una realizacion preferida
Muchos vehfculos precisan controles de freno antiderrape para deceleracion rapida. Un avion necesita tales sistemas en particular para aterrizar. Los sistemas de freno antiderrape para la aviacion en general han sido de ordinario de dos tipos. El primer tipo, un sistema de control de rueda pareada, envfa las mismas senales de control de frenado a ambas ruedas de frenado. El segundo tipo, un sistema de control de rueda individual, envfa diferentes
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senales a cada rueda. Estos dos sistemas tienen caractensticas que pueden dar lugar a una operacion de frenado indeseable. Una nueva combinacion de estos sistemas en circunstancias apropiadas da lugar a la minimizacion de estas caractensticas indeseables.
Con referencia a la figura 1, en un sistema de freno antiderrape 20, de un vehnculo de ruedas multiples, el sistema incluye un par de ruedas: rueda 1 y rueda 2. Las ruedas en un avion de tipo general incluyen frenos mecanicos que son activados hidraulicamente. En tal sistema, la presion hidraulica de cada freno es controlada por una valvula de control de freno 22, 24.
Cada rueda 1, 2 del control de freno antiderrape 20 esta equipada con un indicador electronico de deslizamiento 26, 28. Cada indicador de deslizamiento esta compuesto en general por un transductor de velocidad 27, 29 que genera una senal electronica indicativa de la velocidad de rueda (Vw). La velocidad de rueda puede medirse en radianes por segundo para indicar la velocidad rotacional. El indicador de deslizamiento tiene un comparador electronico que compara la velocidad de rueda con una velocidad de referencia del vehnculo (Vf Si el comparador indica que la velocidad de rueda es inferior a la velocidad de referencia del vehnculo, entonces se indica una condicion de deslizamiento. El comparador electronico tambien mide la cantidad de deslizamiento y calcula la velocidad de deslizamiento (Vs). La velocidad de deslizamiento es calculada como una funcion de la diferencia entre la velocidad de rueda y la velocidad de referencia del vehnculo. Vs::Vref-Vw. Por lo tanto, los deslizamientos mas grandes tienen una velocidad de deslizamiento mas alta que los deslizamientos mas pequenos.
Los indicadores de deslizamiento 26, 28 tambien pueden incluir sensores de presion de freno (no representado) que generan senales que son una funcion de la presion de frenado aplicada al freno de rueda. Estos sensores miden la cantidad de presion resultante de la condicion de las valvulas de control de freno 22, 24. Cuando las valvulas de control de freno se abren, la presion entre la porcion rotativa de los frenos (rotores) y la porcion estacionaria de los frenos (estatores) aumenta con la presion hidraulica incrementada. La senal de presion de freno puede ser comparada con una presion de freno umbral. Esta comparacion, junto con las senales del transductor de velocidad, puede ser usada para asegurar la eficiencia maxima del proceso de frenado.
Segun la presente invencion, la indicacion de deslizamiento y la senal de velocidad de deslizamiento procedente de cada rueda son enviadas desde los indicadores de deslizamiento 26, 28 al sistema de control de freno antiderrape 30. El sistema de control de freno antiderrape incluye un circuito de control logico pareado/individual 32. A la recepcion de la indicacion inicial de deslizamiento, el circuito logico pareado/individual designa la rueda que envfa la senal inicial como la “rueda directriz". El circuito logico pareado/individual tambien determina si controlar el derrape usando una funcion de control pareado 34 o una funcion de control individual 36. Asf, las funciones del circuito logico pareado/individual son a) asignar una rueda directriz y b) conmutar la funcion del sistema de control de freno antiderrape entre un sistema de control pareado y un sistema de control de rueda individual. Estas funciones son utilizadas por el sistema de control de freno antiderrape para proporcionar control antiderrape a cada valvula de control de freno 22, 24.
Las senales procedentes del indicador de deslizamiento de cada rueda 26, 28 tambien son enviadas a circuitos de control de rueda individual 38, 40. Cada uno de estos circuitos de control calcula la fuerza optima del freno a aplicar para controlar el deslizamiento experimentado por la rueda individual. Tfpicamente, estos circuitos de control generan senales para reducir la fuerza de frenado aplicada a una rueda que experimenta deslizamiento. La fuerza de frenado optima es la fuerza que es suficientemente baja para evitar el deslizamiento experimentado por la rueda, y suficientemente alta para maximizar la deceleracion del vehfculo. Los circuitos de control tambien pueden recibir senales electronicas de los pedales de freno de cabina. La mayor presion de pedal en los pedales de freno indica un mayor requisito de deceleracion. Los circuitos de control calculan continuamente la necesidad de deceleracion y control antiderrape y envfan senales para modular la presion del freno muchas veces por segundo. Los expertos en la tecnica de frenado antiderrape estan familiarizados con una variedad de circuitos de control que realizan estas funciones. Se contempla cualquiera de tales circuitos de control para uso en la presente invencion.
Las senales procedentes de los circuitos de control de rueda 38 y 40 pasan a traves del sistema de control de freno antiderrape 30. Si la funcion individual 36 esta activa, las senales de cada circuito de control de rueda son enviadas directamente a la valvula de control de freno de la rueda correspondiente. De esta manera, cada circuito de control de rueda regula de forma continua la fuerza de freno aplicada por la rueda correspondiente en respuesta directa a las senales de deslizamiento generadas por dicha rueda.
Si la funcion pareada 34 esta activa, el sistema de control de freno antiderrape 30 filtra las senales enviadas por los circuitos de control de rueda de todas las ruedas menos la rueda directriz. La senal de control del circuito de control de rueda directriz es enviada a cada valvula de control de freno de rueda. De esta manera, las senales procedentes de la rueda directriz designada por el circuito logico pareado/individual 32 regulan de forma continua la presion del freno en todas las ruedas.
Las senales enviadas a las valvulas de control de freno 22, 24 a traves de la funcion pareada 34 o la funcion individual 36 del sistema de control de freno antiderrape 30 regulan de forma continua la fuerza de frenado en cada rueda. Tfpicamente, los frenos son controlados hidraulicamente y, por lo tanto, las valvulas de control de freno son
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valvulas hidraulicas. Estas valvulas controlan la presion hidraulica enviada a los accionadores de freno. La presion hidraulica incrementada da lugar a una fuerza de frenado incrementada. Los sistemas neumaticos podnan operar de la misma manera usando valvulas neumaticas como el control de freno. Potencialmente un sistema de frenado de accionamiento electrico tendna un control electrico como una valvula. Conceptualmente cada uno de estos sistemas operana de la misma manera.
Con referencia a la figura 2, el circuito logico pareado/individual 32 evalua varias condiciones para determinar cuando poner activa la funcion pareada 34 o la funcion individual 36. Las senales procedentes de los indicadores de deslizamiento 26, 28 de cada rueda, incluyendo la senal de velocidad de deslizamiento, son enviadas al circuito logico pareado/individual. La primera senal que indica un deslizamiento inicia el proceso. El circuito logico pareado/individual asigna la primera rueda en indicar una condicion de deslizamiento como la “rueda directriz”. La otra rueda se considera la “rueda seguidora”. En vehfculos con mas de dos ruedas de frenado, las otras ruedas pueden considerarse ruedas seguidoras.
En una realizacion actualmente preferida, el circuito logico de control 32 siempre pone activa la funcion pareada 34 en respuesta a la indicacion inicial de derrape. Esto asegura que la funcion pareada siempre inicie el proceso de frenado antiderrape. Por lo tanto, el vehfculo siempre se beneficia del mejor control direccional del control de freno antiderrape pareado mientras el vehfculo esta a su velocidad maxima y es muy susceptible a la desviacion direccional.
El circuito logico individual/pareado 32 tambien puede considerar la magnitud de un deslizamiento indicado para determinar si poner la funcion pareada 34 o la funcion individual 36 como activa. Si la velocidad de deslizamiento indicada es excesiva, el circuito logico puede anular otras consideraciones y poner la funcion individual como activa. Una velocidad de deslizamiento excesiva puede determinarse estableciendo una velocidad de deslizamiento Y que se determina que es la velocidad de deslizamiento maxima para uso con la funcion pareada. Asf, si la velocidad de deslizamiento indicada excede de la velocidad de deslizamiento maxima para uso de la funcion pareada (es decir, si Vs>Y), entonces la funcion individual se pone activa.
La velocidad de deslizamiento que se considera excesiva (Y) puede determinarse mediante varios factores. Esta velocidad puede variar dependiendo de las necesidades del vehfculo, asf como las condiciones meteorologicas y otras condiciones. Esta velocidad tambien puede determinarse dinamicamente (tal como 1,5 veces la condicion de deslizamiento inicial o un cierto porcentaje de la velocidad actual del vehfculo). La variacion de esta velocidad de deslizamiento puede tener un impacto sustancial en el rendimiento del sistema de la presente invencion.
Cuando se pone la funcion pareada 34, las senales posteriores procedentes de la rueda directriz son enviadas a ambas ruedas (o a todas). Las senales posteriores de las ruedas seguidoras tambien son supervisadas para determinar si la funcion pareada 34 debera ponerse inactiva y la funcion individual 36 debera ponerse activa. De otro modo, las senales de las ruedas seguidoras son ignoradas a condicion de que la funcion pareada se ponga activa.
Hay dos posibles condiciones que pondnan inactiva la funcion pareada 34 y que pondnan activa la funcion individual 36 en respuesta a las senales de deslizamiento de la rueda seguidora. Si la velocidad de deslizamiento de la rueda seguidora excede de una velocidad de deslizamiento maxima para uso de la funcion pareada (si Vs>Y), entonces el circuito logico pareado/individual 32 puede poner inactiva la funcion pareada y poner activa la funcion individual. Igualmente, si la velocidad de deslizamiento de la rueda seguidora excede de un error de deslizamiento predeterminado, el circuito logico pareado/individual 32 puede poner inactiva la funcion pareada y poner activa la funcion individual.
Ademas, el circuito logico pareado/individual 32 puede iniciar la funcion individual 36 en respuesta a cualquier condicion que requiera la mayor eficiencia de control de frenado. Una vez que una rueda seguidora excede de un error de deslizamiento predeterminado o indica una condicion de deslizamiento excesivo, la necesidad de maxima eficiencia de frenado excede de la necesidad de eliminar la desviacion direccional inducida por el sistema de frenado antibloqueo. De hecho, la desviacion direccional inducida por condiciones de deslizamiento excesivo puede exceder de las inducidas por la funcion individual de sistema de frenado antibloqueo. En tales condiciones, el sistema de frenado antiderrape de la presente invencion conmutara de la funcion pareada a la funcion individual.
Con referencia a la figura 3, un diagrama esquematico de un avion de tipo general ordinario 42 es util para describir las ventajas de la presente invencion. Un avion de tipo general es un tipo de vehfculo que puede beneficiarse del uso de la presente invencion.
La base de rueda 46 de un avion de tipo general 42 es la distancia entre la rueda 1 y la rueda 2 del tren de aterrizaje principal. Estas ruedas proporcionan la fuerza de frenado principal Bi y B2 para el vehfculo. El frenado adicional lo facilitan las fuerzas aerodinamicas y se representa como vector A.
El centro de gravedad 44 de un avion de tipo general esta de ordinario a lo largo de la lmea central del vehfculo y algo hacia delante del tren de aterrizaje principal. La fuerza de frenado del tren de aterrizaje principal (asf como otras fuerzas) en el vehfculo se conceptualiza como si el vehfculo esta concentrado en el centro de gravedad. A condicion
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de que los vectores Bi y B2 sean los mismos, cada uno crea un momento equivalente (calculado como la magnitud del vector multiplicada por la distancia del centro de gravedad 44, pero en direcciones opuestas. Estos momentos equivalentes, pero opuestos, se cancelan efectivamente entre sh Sin embargo, si las fuerzas de frenado Bi y B2 son diferentes (por ejemplo, cuando se aplica presion de frenado diferente), los momentos resultantes ya no son equivalentes. Por lo tanto, las diferencias entre las fuerzas de frenado Bi y B2 dan lugar a un momento o par neto en el avion, que produce desviacion direccional. Cuanto mas grande es la base de rueda y mas grande es la diferencia entre las fuerzas de frenado, mayor es la desviacion direccional.
Esto demuestra las ventajas de un sistema de frenado antiderrape pareado. Cuando la funcion pareada 34 de la presente invencion esta activa, las fuerzas de frenado Bi y B2 son controladas de modo que sean equivalentes. Por lo tanto, cuando la funcion pareada esta activa, no hay par neto en el vehnculo y no hay desviacion direccional inducida por frenado. Esto permite un control coherente del avion en particular al iniciar el frenado durante el aterrizaje.
Naturalmente, la fuerza de frenado se reduce en condiciones de deslizamiento. Cuando una rueda experimenta deslizamiento (Vw<Vref), se reduce el coeficiente de rozamiento entre la rueda y la superficie. El coeficiente de rozamiento es mayor mientras la rueda rueda suavemente por la superficie. Por esta razon, el sistema de control de freno antiderrape regula la presion de frenado para mantener las ruedas en una condicion de rodar. Cuando las ruedas experimentan condiciones de deslizamiento claramente variables, el frenado optimo se realiza controlando la presion de freno individual segun las condiciones que experimenta cada rueda. Por lo tanto, la presente invencion tambien es capaz de cambiar a un sistema de frenado de rueda individual cuando es necesario.
Tambien se describe un nuevo metodo de control de freno antiderrape. Este metodo proporciona un medio para maximizar la eficiencia de frenado y minimizar la desviacion direccional inducida por frenado dentro de un solo sistema de control. Este metodo implica la conmutacion del sistema de control entre un sistema de control pareado y un sistema de control de rueda individual.
La supervision continua de las ruedas y de los frenos es parte de este nuevo metodo. Las ruedas y los frenos de un vehnculo de ruedas multiples, tal como un avion de tipo general, estan provistos de un indicador de deslizamiento incluyendo un transductor de velocidad. El transductor de velocidad supervisa de forma continua la velocidad de rueda. Puede facilitarse una funcion de comparacion que compare la senal de velocidad de cada rueda con una velocidad de referencia para el vehnculo. Esta funcion de comparacion proporciona una senal que indica la velocidad de deslizamiento al sistema de control de frenado antiderrape.
La primera rueda que indica una condicion de deslizamiento inicia la funcion del circuito de control logico pareado/individual. Este circuito asigna la primera rueda que indica un deslizamiento condicional como la “rueda directriz”. En una realizacion actualmente preferida de un metodo de control del frenado antiderrape, las senales de la rueda directriz son enviadas inicialmente a un circuito de control de rueda para controlar cada rueda en una funcion de control pareado.
El circuito de control de rueda interpreta la senal de indicacion de deslizamiento y otras senales para calcular la presion de frenado optima. Estas otras senales pueden incluir la entrada de los pedales de freno de cabina, la velocidad de referencia del avion y la presion de freno actual. Una senal de presion de frenado optima es enviada entonces a las valvulas de presion de freno de cada rueda, a las que se ordena que respondan con una presion de freno equivalente a cada rueda.
Mientras la funcion de control pareado esta activa, el sistema sigue supervisando cada rueda del vehnculo. Las senales procedentes de la rueda directriz siguen siendo enviadas al circuito de control de rueda para optimizar el control de todas las ruedas. Las senales procedentes de la(s) rueda(s) seguidora(s) son supervisadas para detectar cualquier indicacion de condiciones de deslizamiento fuerte. Una indicacion de una condicion de deslizamiento fuerte dispara el circuito logico pareado/individual para poner inactiva la funcion pareada y poner activa la funcion individual.
Si una condicion de indicacion de deslizamiento por una rueda seguidora es suficientemente fuerte para cambiar las funciones de control puede determinarse de dos formas al menos. Si una rueda seguidora indica una condicion de deslizamiento que supera una velocidad de deslizamiento de referencia, esto puede disparar el cambio. Igualmente, si una rueda seguidora indica una condicion de deslizamiento que supera la condicion de deslizamiento de la rueda directriz, esto puede disparar el cambio. Una o ambas condiciones pueden utilizarse en el metodo de la presente invencion. Finalmente, cualquier condicion que indique frenado inaceptablemente ineficiente puede disparar el cambio.
Mientras la funcion individual esta activa, el circuito logico pareado/individual envfa la indicacion de senales de deslizamiento procedentes de cada rueda a un circuito de control de rueda separado. Cada uno de estos circuitos calcula entonces la presion de frenado optima para cada rueda. Estas senales son enviadas a cada rueda por separado para optima eficiencia de frenado de dicha rueda.
Mientras la funcion individual esta activa, el sistema sigue supervisando las senales enviadas por cada rueda. Estas senales se emplean para actualizar continuamente el control de frenado individual de cada rueda.
En un metodo actualmente preferido, una vez que se pone la funcion individual, continua controlando el frenado 5 antiderrape hasta que el vehnculo se detiene o el frenado antiderrape se interrumpe de otro modo. Pueden utilizarse otros metodos para cambiar de nuevo el sistema a una funcion pareada en base a ciertas condiciones. Igualmente, se pueden emplear metodos que inician el frenado antiderrape usando la funcion individual. Asf, los metodos actualmente descritos pueden modificarse para satisfacer las necesidades de los diferentes vehfculos o condiciones diferentes.
10
Sera evidente por lo anterior que los sistemas y metodos actualmente descritos son aplicables a varios tipos de vehfculos. Los aviones, los automoviles, los camiones y los trenes precisan algun tipo de control de frenado antiderrape. La presente invencion puede ser usada facilmente en cualquiera de tales vehfculos.
15

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de frenado antiderrape (20) para un vehnculo con ruedas, incluyendo: una primera rueda que tiene un primer indicador de deslizamiento (26);
    una segunda rueda que tiene un segundo indicador de deslizamiento (28);
    un circuito de control antiderrape (38, 40) que recibe senales del primer indicador de deslizamiento (26) y el segundo indicador de deslizamiento (28) y configurado para calcular una respuesta de frenado antiderrape optimo para la primera rueda y una respuesta de frenado antiderrape optimo para la segunda rueda; y
    un circuito logico (32) en comunicacion con el circuito de control antiderrape (38, 40) y configurado para determinar la respuesta de frenado optimo del vehnculo filtrando o transmitiendo alternativamente la respuesta de frenado optimo de las ruedas primera y segunda a las ruedas primera y segunda.
  2. 2. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, incluyendo ademas:
    una primera valvula de control de freno (22) configurada para modular la respuesta de frenado de la primera rueda y para recibir senales del circuito logico (32); y
    una segunda valvula de control de freno (24) configurada para modular la respuesta de frenado de la segunda rueda y para recibir senales del circuito logico (32).
  3. 3. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, donde:
    el primer indicador de deslizamiento (26) incluye un primer transductor de velocidad (27) que mide la velocidad de la primera rueda y genera una senal de velocidad de primera rueda; y
    el segundo indicador de deslizamiento (28) incluye un segundo transductor de velocidad (29) que mide la velocidad de la segunda rueda y genera una senal de velocidad de segunda rueda.
  4. 4. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, donde:
    el circuito logico (32) esta configurado para recibir senales del primer indicador de deslizamiento (26) y el segundo indicador de deslizamiento (28).
  5. 5. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, donde:
    el circuito logico (32) esta configurado para transmitir la respuesta de frenado optimo de la primera rueda a la primera y segunda rueda y para filtrar la respuesta de frenado de la segunda rueda.
  6. 6. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, donde:
    el circuito logico (32) esta configurado para transmitir la respuesta de frenado optimo de la primera rueda a la primera rueda y para transmitir la respuesta de frenado optimo de la segunda rueda a la segunda rueda.
  7. 7. El sistema de frenado antiderrape (20) de la reivindicacion 1, donde:
    el circuito logico (32) esta configurado para cambiar la respuesta de frenado optimo del vehfculo durante el proceso de frenado.
  8. 8. Un metodo de reducir el derrape de un vehfculo que tiene una rueda directriz incluyendo un indicador de deslizamiento de direccion (26, 28) que genera senales de condicion de deslizamiento y una rueda seguidora incluyendo un indicador de deslizamiento de seguidora (28, 26) que genera senales de condicion de deslizamiento, incluyendo los pasos de:
    proporcionar un circuito de control pareado (30) configurado para indicar a la rueda directriz y la rueda seguidora que modulen el frenado al umsono;
    proporcionar un circuito de control individual (38, 40) configurado para indicar a la rueda directriz y la rueda seguidora que modulen el frenado independientemente; supervisar las senales del indicador de deslizamiento de direccion para detectar signos de un deslizamiento inicial;
    activar el circuito de control pareado (30) en respuesta a un deslizamiento inicial;
    supervisar la rueda seguidora para detectar signos de una condicion de deslizamiento mas alia de un nivel predeterminado; y
    desactivar el circuito de control pareado (30) y activar el circuito de control individual (38, 40) en respuesta a una 5 condicion de deslizamiento mas alla de dicho nivel predeterminado.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, incluyendo ademas:
    supervisar todas las ruedas para detectar una indicacion de una condicion de deslizamiento;
    10
    asignar la primera rueda en indicar una condicion de deslizamiento como la rueda directriz; y asignar todas las otras ruedas como ruedas seguidoras.
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