SUPERVISION DEL ESTADO DE LOS FRENOS.

Sistema de supervisión para supervisar el estado del aparato de frenado provisto de unas superficies de fricción enfrentadas y unos medios de accionamiento para forzar dichas superficies una hacia la otra,

pudiendo funcionar el sistema de supervisión para detectar y registrar los accionamientos del aparato de frenado y comprende unos medios (4, 11, 12, 21, 24, 102, 103) para distinguir, de otros accionamientos, los accionamientos que generan desgaste en los cuales dichas superficies entran en contacto entre sí y se desplazan una con relación a la otra sobre las superficies y generan un desgaste significativo de esas superficies, comprendiendo el sistema de supervisión adicionalmente unos medios (13, 25, 105) capaces de hacer disponible información sobre el estado de los frenos que depende de dichos accionamientos que generan desgaste

Supervisión del estado de los frenos.

La presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para supervisar las aplicaciones de los frenos, más particularmente pero no exclusivamente supervisando la aplicación de los frenos en una aeronave, por ejemplo, para determinar el estado de los frenos. La invención se refiere además a un sistema para el funcionamiento de un programa de mantenimiento del sistema de frenado y a un sistema para facturar al usuario de un sistema de frenado.

Los discos de freno de carbono con carbono se utilizan comúnmente en los frenos de aeronaves. La vida de servicio de un freno de carbono con carbono comúnmente se mide en términos del número de aterrizajes que se espera que consigan los discos de freno antes de su sustitución, el número de aterrizajes siendo registrado de forma rutinaria por los requisitos del mantenimiento y de aeronavegabilidad. El número esperado de aterrizajes comúnmente se utiliza como una garantía de una vida de servicio mínima para los paquetes térmicos que se venden o para calcular el coste por aterrizaje de frenos (CBL) cuando los paquetes térmicos de los frenos son arrendados a los operadores por los fabricantes de frenos.

Los frenos de aeronaves, especialmente los que utilizan materiales compuestos de carbono con carbono como los discos de fricción en una disposición de múltiples discos, pueden sufrir daños que pueden afectar al comportamiento de los frenos durante el servicio. Una inspección de rutina de los frenos entre los servicios planificados incluye la inspección del pasador de desgaste para asegurar que está disponible material suficiente para permitir que el paquete térmico absorba con seguridad la energía de una parada sin sobrecalentamiento ni daño del paquete térmico ni de los componentes circundantes. La inspección del pasador de desgaste únicamente revelará cuándo el paquete térmico está llegando al final de su vida de desgaste y no mostrará otros problemas que puedan afectar adversamente al comportamiento del freno tales como discos rotos, espigas de accionamiento desaparecidas, oxidación, desgaste no uniforme del disco, resistencia del freno o contaminación.

Es deseable tener información precisa para la determinación del estado y la predicción de la vida de los discos de freno de carbono con carbono. Esto es importante para la seguridad, así como por razones comerciales. Por ejemplo, los elevados costes de los discos de freno de carbono con carbono y los tiempos muertos de suministro del orden de seis meses hacen del aprovisionamiento de recambios un tema importante si se tiene que hacer mínimo el inventario y de ese modo el capital circulante.

Durante la utilización, los frenos de aeronaves se aplican en cinco situaciones: cuando aterriza, cuando rueda por la pista, durante el frenado de pre-retracción y muy raramente durante un despegue fallido. Esto es un punto importante, por ejemplo, porque se ha observado que el régimen del desgaste del freno de carbono depende en gran medida del número de operaciones de frenado efectuadas y no de la energía disipada durante el funcionamiento. Por lo tanto, el desgaste durante un amortiguamiento cuando rueda por la pista en un freno de carbono con carbono es similar a aquél de un aterrizaje completo.

La técnica anterior relacionada con la supervisión de los frenos incluye el documento US-A-4.712.422 (técnica anterior más próxima) sobre un sistema de presión del fluido del tractor- remolque en el cual se supervisan separadamente las aplicaciones de los frenos de pie para un frenado normal y un frenado controlado por la mano, aplicando selectivamente los frenos del remolque y el documento DE-A-3433236 que da a conocer un dispositivo de supervisión de la aplicación de los frenos que está pensado para utilizarlo en un vehículo o una aeronave. Este dispositivo comprende un registrador cronológico el cual realiza trazados accionado por un transductor que mide la fuerza del freno, por ejemplo detectando la presión hidráulica aplicada y un sensor de inercia sensible a la desaceleración real del vehículo o aeronave. Sin embargo, existen diversas desventajas con esta propuesta. Por ejemplo, los frenos en una aeronave pueden requerir una presión aplicada de aproximadamente 150 libras por pulgada cuadrada (10 bar) simplemente para cerrar los juegos en el freno antes de que se vea cualquier efecto de frenado. Sin embargo, un incremento relativamente pequeño en la presión aplicada puede ser todo lo necesario para conseguir el efecto de frenado deseado para un amortiguamiento cuando rueda por la pista. En muchos sistemas existentes, existe poca o ninguna detección de la presión del freno lo cual significa que serían necesarias modificaciones en aquellos sistemas si se va a utilizar la presión del freno como un medio para la determinación de la aplicación de los frenos. La utilización de un sensor de inercia no es capaz de identificar todas las clases de operaciones de frenado llevadas a cabo, por ejemplo, la comprobación del frenado contra el empuje del motor y podría ser identificada de forma errónea como una aplicación de frenado una desaceleración debida a la resistencia, los efectos del viento o reduciendo los gases de los motores como una aplicación de frenado.

En el contexto de un sistema de frenado, tal como un freno de las ruedas de una aeronave, es conocido medir parámetros físicos asociados con el efecto de frenado durante un funcionamiento del sistema de cara a regular ese efecto.

Por ejemplo, en un sistema de frenos de aeronaves servo accionado hidráulicamente (auto freno) la extensión hasta la cual el piloto tiene que presionar el pedal del freno, es decir la demanda de freno, se puede medir y la presión hidráulica resultante aplicada a los frenos se puede regular a un valor apropiado a la demanda. En ejemplos más complejos, se miden parámetros adicionales. Por lo tanto, la patente US serie nº 4.790.606 de Reinecke da a conocer un aparato para la medición o la regulación de la fuerza de frenado, aparato el cual incluye un sensor de la desaceleración, un sensor de la temperatura del freno, un sensor de masa y medios de evaluación los cuales utilizan las señales a partir de estos sensores para conseguir la medición o la regulación. La patente US serie nº 4.592.213 de Rapoport da a conocer un sistema de frenado que comprende sensores de temperatura, fricción y presión y medios para comparar las señales a partir de estos sensores con valores previamente determinados y que accionan automáticamente el sistema de frenado de acuerdo con ellos. La patente US serie nº 4.572.585 de Guichard y la patente US serie nº 4.043.607 de Signorelli et al da a conocer asimismo sistemas de una naturaleza de este tipo.

En algunos casos, se señala la existencia de un frenado excesivamente ineficaz, por ejemplo, mediante una señal de aviso al piloto de la aeronave.

Los documentos referidos anteriormente conciernen a la vida de desgaste del freno, pero no conciernen a otros problemas que se encuentran durante el frenado. La presente invención, sin embargo, se refiere a un sistema para la supervisión del estado del aparato de frenado como se define en las reivindicaciones.

Según la invención, se proporciona un sistema y un procedimiento de supervisión del estado de los frenos según las reivindicaciones.

La invención se puede aplicar a una aeronave existente o a una nueva mediante la adición al freno de una unidad independiente con su propio suministro de energía o un suministro de energía exterior de los sistemas de la aeronave. Alternativamente, el equipo de control de los frenos o los programas se pueden modificar para incorporar el sistema a una aeronave existente o una nueva.

Los procedimientos para el almacenaje y la descarga de datos tales como la información almacenada son muy conocidos. La información sobre la utilización de los frenos se puede descargar en algún momento conveniente tal como por ejemplo durante el mantenimiento de la aeronave. Los datos pueden ser leídos directamente a partir de un visualizador visual o descargados a una instalación portátil para un análisis posterior. Alternativamente, la unidad de registro puede ser extraída para el análisis en otro lugar. La información también puede ser almacenada, por ejemplo, en una tarjeta de memoria que puede ser más fácil de extraer que la unidad completa.

El sistema de la invención puede utilizar la unidad de control antiderrapante (ASCU) incluyendo algoritmos adicionales dentro de los programas actuales, o una caja independiente que puede ser colocada tanto en el freno o en algún otro lugar...

1. Sistema de supervisión para supervisar el estado del aparato de frenado provisto de unas superficies de fricción enfrentadas y unos medios de accionamiento para forzar dichas superficies una hacia la otra, pudiendo funcionar el sistema de supervisión para detectar y registrar los accionamientos del aparato de frenado y comprende unos medios (4, 11, 12, 21, 24, 102, 103) para distinguir, de otros accionamientos, los accionamientos que generan desgaste en los cuales dichas superficies entran en contacto entre sí y se desplazan una con relación a la otra sobre las superficies y generan un desgaste significativo de esas superficies, comprendiendo el sistema de supervisión adicionalmente unos medios (13, 25, 105) capaces de hacer disponible información sobre el estado de los frenos que depende de dichos accionamientos que generan desgaste.

2. Sistema de supervisión según la reivindicación 1, que incluye unos medios para la generación de una señal según los cambios del incremento de la temperatura de los elementos de frenos en el accionamiento de los frenos y unos medios para distinguir entre los accionamientos que no generan desgaste que causan un incremento por debajo de un valor umbral del parámetro del incremento de la temperatura y los accionamientos que generan desgaste que causan un incremento por encima de un valor umbral.

3. Sistema de supervisión según la reivindicación 2, que incluye unos medios para el procesamiento de las señales para distinguir entre las que quedan por debajo del valor umbral y las que quedan por encima del mismo.

4. Sistema de supervisión según la reivindicación 2 ó 3, en el que están presentes unos medios para el filtrado y para diferenciar la señal.

5. Sistema de supervisión según la reivindicación 4, en el que los medios de diferenciación están dispuestos para diferenciar dos veces la señal.

6. Sistema de supervisión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una unidad independiente y una batería especializada para la misma.

7. Sistema de supervisión según la reivindicación 6, que incluye unos medios para inutilizar la batería.

8. Sistema de supervisión según la reivindicación 7, en el que está presente un conmutador basculante y/o un sensor del movimiento como medios de inutilización.

9. Sistema de supervisión según la reivindicación 1 que comprende:

10. Sistema de supervisión según la reivindicación 9, que comprende:

11. Sistema de supervisión según la reivindicación 10, en el que los medios de procesamiento de las señales funcionan para comparar los valores presentes de dichas señales con respecto al registro en curso de las mismas.

12. Sistema de supervisión según la reivindicación 10 u 11, en el que los medios de procesamiento de las señales funcionan para comparar dichas señales con respecto a valores esperados previamente determinados de las mismas.

13. Sistema de supervisión según la reivindicación 10, 11 ó 12, en el que los medios de procesamiento de las señales funcionan sobre la base de una tendencia de los valores de una de dichas señales durante una pluralidad de sucesivas aplicaciones de los frenos para predecir un valor esperado de dicha señal durante una aplicación subsiguiente de los frenos y para comparar el valor real de dicha señal con respecto a dicho valor esperado.

14. Sistema de supervisión según la reivindicación 13, en el que dichos medios de procesamiento de las señales funcionan para identificar dicha tendencia mediante un análisis estadístico de los valores de dicha señal durante dicha pluralidad de sucesivas aplicaciones de los frenos.

15. Sistema de supervisión según la reivindicación 10, 11 ó 12, en el que los medios de señalización funcionan para señalar dicho desgaste y/o dicho posible fallo a un operador local de dicho aparato sobre la base del tiempo real; y/o para la señalización de dicho desgaste y/o dicho posible fallo a un operador remoto a través de unos medios de comunicación sin hilos; y/o para la señalización de dicho desgaste y/o dicho posible fallo haciendo disponibles los datos en un puerto de datos local para un acceso periódico fuera de línea.

16. Sistema de supervisión según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en el que dicho aparato es una aeronave y dicho sistema de frenado es un sistema de frenado de las ruedas de la aeronave.

17. Sistema de supervisión según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que los medios de procesamiento de las señales funcionan para distinguir entre unas categorías respectivas de la aplicación de los frenos que se distinguen por combinaciones respectivas de la intensidad y la duración de la aplicación, para la detección del comportamiento del frenado durante las aplicaciones de los frenos y para predecir el comportamiento de frenado durante aplicaciones futuras de la misma categoría o de una categoría diferente.

18. Sistema de supervisión según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, en el que dichos parámetros incluyen unos parámetros de entrada que pueden afectar al funcionamiento de dicho sistema de frenado y unos parámetros de salida que están afectados por el funcionamiento del sistema de frenado.

19. Sistema de supervisión según la reivindicación 18, en el que dichos parámetros de entrada incluyen uno o más de la demanda de frenado, la duración de la aplicación de los frenos y la velocidad del movimiento y el peso del aparato en el cual está comprendido el sistema de frenado.

20. Sistema de supervisión según la reivindicación 18 ó 19, en el que dichos parámetros de salida incluyen uno o más del momento de torsión de los frenos, la temperatura de los frenos, la vibración, la identificación acústica, la aceleración y el olor de los frenos.

21. Procedimiento para la supervisión del estado del aparato de frenado provisto de unas superficies de fricción enfrentadas y de unos medios de accionamiento para forzar dichas superficies una hacia la otra, incluyendo el procedimiento la detección y el registro de los accionamientos del aparato y el procedimiento comprende la distinción, de otros accionamientos, los accionamientos que generan desgaste en los que dichas superficies entran en contacto entre sí y se desplazan una con relación a la otra por encima de dichas superficies y generan un desgaste significativo de esas superficies, comprendiendo el procedimiento adicionalmente proporcionar información del estado de los frenos que depende de dichos accionamientos que generan desgaste.

22. Procedimiento según la reivindicación 21 que incluye las etapas siguientes:

23. Procedimiento según la reivindicación 22, que comprende: