一种刹车指令传感器及其设计方法与流程

本发明涉及飞机防滑刹车系统领域，具体是一种飞机防滑刹车系统用的刹车指令传感器及其设计方法。

背景技术：

现有技术数字电传防滑刹车系统由刹车指令传感器1、防滑刹车控制盒2、机轮速度传感器3、电液压力伺服阀4和电磁液压锁5组成，具体见图1现有技术数字电传防滑刹车系统原理图。刹车指令传感器1与刹车脚蹬6铰接连接。飞机刹车时飞行员踩脚蹬带动刹车指令传感器1产生行程；刹车指令传感器1输出与行程成正比的刹车指令电压信号到防滑刹车控制盒2；防滑刹车控制盒2根据刹车指令电压信号的大小，输出与刹车指令电压成正比的阀门电流；当刹车指令传感器1输出的刹车指令电压信号小于电磁液压锁开锁门限时，防滑刹车控制盒2输出电磁液压锁5的关锁信号；关闭电磁液压锁5，使刹车系统与液压源断开；电液压力伺服阀不能输出刹车压力。当刹车指令传感器1输出的刹车指令电压信号大于电磁液压锁开锁门限时，防滑刹车控制盒2输出电磁液压锁5的开锁信号；打开电磁液压锁5，使刹车系统与液压源接通；电液压力伺服阀输出与阀门电流成正比的刹车压力给刹车机轮，实现飞机着陆刹车。该发明通过防滑刹车控制盒控制液压锁，当该防滑刹车控制盒出现故障时，就不能有效的控制液压锁，在飞机的起降过程中造成安全隐患。

在公开号为cn106394525a的发明创造中公开了一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统，该发明创造包括刹车指令传感器、刹车控制阀、刹车控制盒和速度传感器；刹车指令传感器发出的刹车指令电信号不经过刹车控制盒，直达刹车控制阀，直接操纵刹车控制阀进行刹车的飞机电传刹车控制系统。刹车指令传感器输出的刹车指令电压信号直接送给刹车控制阀即电液伺服阀，电液伺服阀输出与刹车指令电信号成正比的刹车压力进行刹车控制。在刹车机轮打滑或锁死时，由刹车控制盒向刹车控制阀发出与刹车指令电流方向相反的防滑控制电流信号，以减少刹车控制阀的控制电流，从而减少刹车压力，解除机轮打滑或锁死，避免刹爆轮胎。但是，该发明创造中的刹车指令传感器通过发出的刹车指令输出电信号直接操纵刹车控制阀，电液伺服阀输出与刹车指令电信号成正比的液压刹车压力。但是这个发明创造只说明了通过指令传感器能够控制刹车控制阀，没有说明如何实现这个功能。并且这个刹车指令传感器不能控制电磁液压锁，更没有对刹车指令传感器进行集成优化。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的刹车指令传感器不能控制电磁液压锁、存在安全隐患，以及集成化低的不足，本发明提出了一种刹车指令传感器及其设计方法。

本发明包括活动支架组件、皮碗状橡胶套、壳体、盖板、固定支架组件、活塞、力感弹簧、线位移传感器和电连接器；所述活动支架组件的连接端安装在所述力感活塞的传力杆外端的中心孔内；在所述壳体一端端口固定有皮碗状橡胶套；线位移传感器固定在所述壳体内，并使该线位移传感器的一端位于所述活塞的中心孔内，另一端装入壳体上的线位移传感器固定板上。在所述线位移传感器上套装有力感弹簧。

其特征在于，还包括微动开关和电源模块。所述电源模块安装在所述电子腔内，并与电源连通，通过电源模块将电源同时转换为+28v.dc、+15v.dc和+4v.dc电压并通过该电源模块的三个输出端分别输出；转换后的+28v.dc电源通过微动开关传输至电磁液压锁作为开锁控制信号；转换后的电源+15v.dc和电源+4v.dc传输至刹车指令传感器的指令模块，并使电源+15v.dc为该指令模块的正极供电，使电源+4v.dc为该指令模块的负极供电。

所述微动开关安装所述壳体的机械腔内，并使该微动开关与活塞相邻的表面距离该活塞的内端面之间的间距为2^+0.5mm，通过活塞实现对该微动开关的控制；所述微动开关的外端与电源连通，内端通过电缆与电连接器连通。微动开关电器触点输出端与电磁液压锁的控制端联通。

当刹车指令传感器在空行程范围内时，微动开关断开，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为0，即关锁信号，电磁液压锁关闭；当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为+28vdc，即开锁信号，电磁液压锁开锁。

所述刹车指令传感器1的电压输出端与电液压力伺服阀的控制端联通，刹车指令传感器行程ls在时，刹车指令传感器行程越大，输出刹车指令传感器电压越高；当该刹车指令传感器在该初始位置时，刹车指令电压为

当所述指令传感器行程不大于刹车指令传感器空行程ls0时，刹车指令传感器活塞没有接触到微动开关的机械触点，微动开关断开，刹车指令传感器电磁液压锁的锁控信号为关锁信号。当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为开锁信号，电磁液压锁开锁。

所述壳体的内腔通过隔板分隔为电子腔和机械腔；该电子腔用于安装电源模块，机械腔用于安装机械组件。

本发明提出的所述刹车指令传感器的设计过程是：

步骤一、确定刹车指令传感器电源模块的参数。

所述电源模块的参数包括输入的直流电压和输出的直流电压。

所述输入的直流电压为+28v；所述输出的直流电压为+28v、+15v和+4v；所述+15v直流电压的电流为300ma；+4v直流电压的电流为10ma。

步骤二、确定刹车指令传感器的输出指令电压vs。

所述刹车指令传感器的输出指令电压vs包括空行程电压vs0和工作行程电压k1(ls-ls0)+vs0。

当刹车指令传感器工作行程小于等于刹车指令传感器空行程时，该刹车指令传感器输出电压vs等于空行程电压vs0；

当刹车指令传感器的行程大于空行程且小于等于总行程时，刹车指令传感器输出电压vs的等于工作行程电压k1(ls-ls0)+vs0；

所述工作行程电压与刹车指令传感器行程ls成正比。

所述刹车指令传感器的输出电压vs通过公式(1)确定:

公式(1)中：vs是刹车指令传感器输出指令电压；vs0是刹车指令传感器输出的空行程电压、k1是刹车指令传感器电压与行程增益；ls刹车指令传感器工作行程、ls0是刹车指令传感器空行程、lsmax是刹车指令传感器总行程。

步骤三、确定电磁液压锁锁控信号。

刹车指令传感器输出的电磁液压锁锁控信号分为关锁信号和开锁信号。

当刹车指令传感器工作行程在空行程时，微动开关断开，刹车指令传感器输出电磁液压锁关锁信号，电磁液压锁关闭；当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器输出电磁液压锁开锁信号，电磁液压锁开锁。

电磁液压锁锁控信号s与刹车指令传感器工作行程间的关系由公式(2)确定:

公式(2)中：s是电磁液压锁锁控信号；1是开锁，0是关锁。

步骤四、确定刹车指令传感器输出电流。

所述的刹车指令传感器输出电流是指该刹车指令传感器在空行程时的输出电流和在工作行程时的输出电流。

首先确定刹车指令传感器的输出指令电压vs，刹车指令传感器输出的指令电压与刹车指令传感器工作行程ls成正比；刹车指令传感器输出电流if与刹车指令传感器输出指令电压vs成正比；通过公式(3)确定刹车指令传感器输出电流if：

公式(3)中：if是刹车指令传感器输出电流；if0是刹车指令传感器空行程时的输出电流；k2(vs-vs0)+if0刹车指令传感器工作行程时的输出电流，其中的k2是刹车指令传感器电流电压增益；vsmax是刹车指令传感器最大输出电压。

通过上述各步骤，完成了一种刹车指令传感器设计。

本发明将现有数字电传防滑刹车系统中指令传感器的全部功能、防滑刹车控制盒中的电磁液压锁控制功能和电液压力伺服阀压力控制功能合并，提出一种将刹车指令器、防滑刹车控制盒锁控功能和电液压力伺服阀控制功能于一体的刹车指令传感器。

本发明中，刹车指令传感器由防滑刹车控制盒供电更改为直接由飞机电源供电，缩小了中间环节，通过电源模块，将+28v.dc转换成+28v.dc、+15v.dc和+4v.dc；微动开关固定在壳体上，通过活塞的行程控制微动开关机械触点的通断，当指令传感器工作行程小于等于刹车指令传感器空行程时，微动开关断开，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为0，即关锁信号；同时刹车指令传感器输出的电压为v.dc，输出电流为当指令传感器工作行程大于刹车指令传感器空行程时，即当指令传感器行程工作行程为时，微动开关接通，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为+28v.dc，即开锁信号；同时刹车指令传感器输出的电压为输出电流为本发明通过刹车指令传感器同时控制电磁液压锁和电液压力伺服阀，实现了用刹车指令器能控制刹车系统刹车压力的目的。在防滑防滑刹车控制盒发生故障时，该刹车指令传感器能够直接控制电磁液压锁和电液压力伺服阀，从而输出电磁液压锁开锁信号，打开电磁液压锁，输出与刹车指令传感器工作行程一致的电流信号，控制电液压力伺服阀输出刹车压力。从而实现在刹车系统正常使用。

附图说明

图1是现有技术原理图；

图2是本发明刹车指令传感器结构图；

图3是本发明刹车指令传感器结构框图。

1.刹车指令传感器；2.防滑刹车控制盒；3.机轮速度传感器；4.电液压力伺服阀；5.电磁液压锁；6.刹车脚蹬。7.微动开关；8.活动支架组件；9.锁紧螺母；10.橡胶套；11.螺套；12.螺母；13.壳体；14.盖板；15.固定支架组件；16.电源模块；17.活塞；18.力感弹簧；19.线位移传感器；20.螺钉；21电连接器；22.线位移传感器固定板；23.隔板。

具体实施方式

本实施例是一种刹车指令传感器，是对现有技术改进后得到。

该传感器采用28v.dc供电，输出指令传感器信号、电磁液压锁锁控信号和电液压力伺服阀压力控制电流信号。

本实施例在指令传感器中增加电源模块，通过该电源模块将指令传感器的全部功能、防滑刹车控制盒中的电磁液压锁控制功能和电液压力伺服阀压力控制功能合并，提出一种将刹车指令传感器功能、防滑刹车控制盒锁控功能和刹车功能于一体的刹车指令传感器。

本实施例包括活动支架组件8、锁紧螺母9、皮碗状的橡胶套10、螺套11、壳体13、盖板14、固定支架组件15、活塞17、力感弹簧18、线位移传感器19和电连接器21，均为现有技术。本实施例中增加了一个微动开关7和电源模块16。

所述壳体13的一端用于安装电源模块16，称为电子腔；该壳体的另一端用于安装机械组件，称为机械腔。

所述活动支架组件8的连接端位于所述力感活塞的传力杆外端的中心孔内，并通过锁紧螺母9固紧；在该活动支架组件的轴承安装端的轴承孔内装有万向球轴承。

在所述机械腔外端端口通过螺套11和螺母12固定，皮碗状橡胶套10通过螺钉20固定到螺套11上；线位移传感器19固定在所述壳体内，并使该线位移传感器的一端位于所述活塞17的中心孔内，另一端装入壳体上的线位移传感器固定板22上。在所述线位移传感器上套装有力感弹簧18。

本实施例还包括微动开关7和电源模块16，并且所述壳体13的内腔通过隔板23分隔为电子腔和机械腔；该电子腔用于安装电源模块16，机械腔用于安装机械组件。在该机械腔的壳体上有所述微动开关7的安装通孔，并使安装后的微动开关与活塞17相邻的表面距离该活塞的内端面之间的间距为2^+0.5mm，通过活塞17实现对该微动开关7的控制；所述微动开关7的外端与电源连通，内端通过电缆与电连接器21连通。微动开关7电器触点输出端与电磁液压锁5的控制端联通。

电源模块16安装在所述电子腔内，并与电源连通，通过电源模块16将电源同时转换为+28v.dc、+15v.dc和+4v.dc电压并通过该电源模块的三个输出端分别输出至电源；

转换后的+28v.dc电源通过微动开关传输至电磁液压锁作为开锁控制信号；

当刹车指令传感器的工作行程在空行程时，微动开关断开，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为0，即关锁信号，电磁液压锁关闭；当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为+28vdc，即开锁信号，电磁液压锁开锁。

转换后的电源+15v.dc和电源+4v.dc传输至刹车指令传感器的指令模块，并使电源+15v.dc为该指令模块的正极供电，使电源+4v.dc为该指令模块的负极供电。

所述刹车指令传感器1的电压输出端与电液压力伺服阀4的控制端联通，刹车指令传感器工作行程ls在时，刹车指令传感器行程越大，输出刹车指令电压越高；当该刹车指令传感器在该初始位置时，刹车指令电压为

当飞行员通过脚蹬给所述刹车指令传感器施加操纵力后，刹车指令传感器中的活塞运动；当刹车指令传感器的工作行程ls走完空行程时，此时的刹车指令传感器输出电压为

当刹车指令传感器工作行程ls为该刹车指令传感器的最大工作行程lsmax时，此时的刹车指令传感器输出电压为所述刹车指令传感器的最大工作行程该刹车指令传感器电压/行程增益k1＝0.257v/mm。

刹车指令传感器输出的刹车指令电压与刹车指令传感器工作行程成正比。刹车指令传感器输出电流if与刹车指令传感器输出电压vs成正比，

当刹车指令电压为时，对应的刹车指令传感器输出电流为

当刹车指令电压等于时，对应的刹车指令传感器输出电流为

所述刹车指令传感器1的指令电压输出端与防滑刹车控制盒2的刹车指令输入端联通，当指令传感器工作行程不大于刹车指令传感器空行程ls0时，刹车指令传感器活塞10没有接触到微动开关7的机械触点，微动开关断开，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为0，即关锁信号；刹车指令传感器输出空行程电压vs0；刹车指令传感器输出静态电流if0。当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器电磁液压锁锁控信号为+28vdc，即开锁信号，电磁液压锁开锁；刹车指令传感器输出指令电压vs；刹车指令传感器输出电流if。

本实施例还提出了一种所述刹车指令传感器的设计方法，具体实施步骤如下：

步骤一、确定刹车指令传感器电源模块的参数。

所述电源模块的参数包括输入直流电压和输出直流电压。

所述刹车指令传感器采用+28v.dc电源供电。刹车指令传感器电源模块输出+15v.dc和+4v.dc两路电源给刹车指令传感器供电。

本实施例中，该电源模块的输入直流电压为+28v.dc；通过该电源模块三个输出端分别输出+28v.dc直流电压、+15v.dc直流电压和+4v.dc直流电压。所述+15v.dc直流电压的电流为300ma；+4v.dc直流电压的电流为10ma。

步骤二、确定刹车指令传感器的输出指令电压vs。

所述刹车指令传感器的输出指令电压vs，包括空行程电压vs0和工作行程电压k1(ls-ls0)+vs0。

当刹车指令传感器工作行程小于等于空行程时，该刹车指令传感器输出电压vs等于空行程电压vs0；

当刹车指令传感器的行程大于空行程且小于等于总行程时，刹车指令传感器输出电压vs的等于工作行程电压k1(ls-ls0)+vs0；

所述工作行程电压与刹车指令传感器行程ls成正比。

所述刹车指令传感器的输出电压vs通过公式(1)确定:

公式(1)中：vs是刹车指令传感器输出指令电压；vs0是刹车指令传感器输出的空行程电压、k1是刹车指令传感器电压与行程增益；ls刹车指令传感器工作行程、ls0是刹车指令传感器空行程、lsmax是刹车指令传感器总行程。

本实施例中，所述刹车指令传感器输出指令电压vs与刹车指令传感器工作行程ls间的关系是：

当该刹车指令传感器的弹簧在初始位置时，该弹簧为自由状态，对应的刹车指令电压为

当飞行员通过脚蹬给所述刹车指令传感器施加操纵力后，刹车指令传感器中的活塞运动；当刹车指令传感器的工作行程ls走完空行程时，此时的刹车指令传感器输出指令电压为

当刹车指令传感器工作行程ls为该刹车指令传感器的最大工作行程lsmax时，此时的刹车指令传感器输出指令电压为所述刹车指令传感器的最大工作行程

该刹车指令传感器电压/行程增益k1＝0.257v/mm。

步骤三、确定电磁液压锁锁控信号。

刹车指令传感器输出的电磁液压锁锁控信号分为关锁信号和开锁信号。

当刹车指令传感器工作行程在空行程时，微动开关断开，刹车指令传感器输出电磁液压锁关锁信号，电磁液压锁关闭；当刹车指令传感器工作行程大于空行程时，微动开关接通，刹车指令传感器输出电磁液压锁开锁信号，电磁液压锁开锁。

电磁液压锁锁控信号s与刹车指令传感器工作行程间的关系由公式(2)确定:

公式(2)中：s是电磁液压锁锁控信号；1是开锁，0是关锁。

本实施例中，所述刹车指令传感器空行程为总行程为当刹车指令传感器工作行程为时，该刹车指令传感器工作行程小于等于该刹车指令传感器空行程，刹车指令传感器输出电磁液压锁关锁信号，电磁液压锁关锁。当刹车指令传感器工作行程为时，该刹车指令传感器工作行程大于空行程，刹车指令传感器输出电磁液压锁开锁信号，电磁液压锁锁开锁。

所述刹车指令传感器选用霍尼韦尔se系列钮子开关作为微动开关，具体锁控开关具有一组常开触点，工作电压+28v.dc、触电电流不小于2a，开关机械寿命不小于10⁶次。

步骤四、确定刹车指令传感器输出电流。

所述的刹车指令传感器输出电流是指该刹车指令传感器在空行程时的输出电流和在工作行程时的输出电流。

首先确定刹车指令传感器的输出指令电压，刹车指令传感器输出的指令电压与刹车指令传感器工作行程成正比。刹车指令传感器工作行程越大，输出的指令电压越高。刹车指令传感器输出电流if与刹车指令传感器输出指令电压vs成正比；通过公式(3)确定刹车指令传感器输出电流if：

公式(3)中：if是刹车指令传感器输出电流；if0是刹车指令传感器输出静态电流；k2是刹车指令传感器电流电压增益；vsmax是刹车指令传感器最大输出电压。

本实施例规定刹车指令传感器输出电流与刹车指令电压间关系：

当刹车指令电压为时，对应的刹车指令传感器输出电流为

当刹车指令电压等于时，对应的刹车指令传感器输出电流为

刹车指令传感器电流电压增益k2＝2.2222ma/v。

通过上述四个步骤，完成了一种刹车指令传感器设计。