BRPI1002447A2

BRPI1002447A2 - sistema e método de frenagem de veìculo a motor

Info

Publication number: BRPI1002447A2
Application number: BRPI1002447-6A
Authority: BR
Inventors: Steven Randall Lovell; Lawrence D Hasfjord; David Bowers; Byron Durnham
Original assignee: Int Truck Intellectual Prop Co
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-05-15
Also published as: US8333441B2; US20110015038A1; DE102010017754A1

Abstract

SISTEMA E MéTODO DE FRENAGEM DE VEìCULO A MOTOR. A presente invenção refere-se a veículo a motor (12) que apresenta um chassi (16) com rodas (26, 34) sobre as quais o veículo a motor é movimentado, um conjunto de força apresentando um motor (20) acoplado a pelo menos uma das rodas, um sistema de freio principal (38) para frear o veículo a motor por meio de freios de fundação nas rodas, e um sistema de freio secundário para frear o veículo por meio de pelo menos um mecanismo de freio de conjunto de força (57) que pode aplicar torque de freio a pelo menos uma das rodas às quais o conjunto de força é acoplado. O sistema de freio principal apresenta um operador mecânico (40) que, quando operado por um motorista, irá fazer com que a pressão seja criada no sistema de freio principal para operar os freios de fundação para aplicar torque de freio correlacionado com a magnitude da pressão. Um dispositivo (42) sinaliza um controlador (44) de que os freios de fundação estão sendo aplicados. Um seletor (58) disponível para o motorista sinaliza o controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário em conjunção com o sistema de freio principal.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE FRENAGEM DE VEÍCULO A MOTOR".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se, de modo geral, a sistemas e a métodos de frenagem de veículo a motor. Mais particularmente, esta descri- ção se refere a um veículo a motor que, além de ter freios de serviço em ro- das de carro individuais, dispõe de um ou mais mecanismos que são associ- ados a seus conjuntos de força e que, quando operados enquanto da movi- mentação do veículo, podem desacelerar o veículo independentemente dos freios de serviço.

ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO

Um veículo a motor, especialmente um veículo a motor grande como um caminhão pesado ou um trator de estrada de rodagem, pode ser equipado com um ou mais mecanismos em seu conjunto de força que, quando operados, podem aplicar uma carga no conjunto de força para desa- celerar o veículo. Qualquer dispositivo ou mecanismo controlável que venha a produzir perdas do trem de transmissão resultando na desaceleração do veículo pode servir como um retardador durante certas condições de opera- ção. Exemplos de tais mecanismos são dispositivos como freios de escape, freios motores, e retardadores de sistema de transmissão ou de transmis- são. A redução do tamanho de uma transmissão pode também desacelerar um veículo. Um ventilador de resfriamento de motor que pode ser seletiva- mente conectado e desconectado do motor poderia ser usado como um re- tardador durante certas condições. Ainda outros dispositivos e mecanismos incluem válvulas de controle de entrada de ar, cargas elétricas, e dispositi- vos de armazenamento de energia que não são associados a operação de veículo híbrido.

Veículos a motor grandes tipicamente dispõem de freios de ser- viço, ou de fundação, nas rodas de carro individuais, e esses freios de roda são o meio principal para desacelerar o veículo. Freios de roda que aplicam forças de atrito às rodas giratórias criam torque que se opõe à rotação da roda. Esse torque cria forças nas interfaces entre os pneus das rodas e a superfície de estrada oposta à direção do movimento do veículo, desacele- rando assim o veículo. Contudo, as forças de atrito que atuam sobre as ro- das de carro giratórias geram calor que eleva a temperatura do freio. O calor e o desgaste criados por inúmeras aplicações dos freios de serviço eventu- almente degradam a eficácia das lonas de freio ou dos coxins de freio, sen- do necessária a sua substituição.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

Uma concretização de um sistema de frenagem de veículo a motor para uso em um veículo a motor compreende um chassi compreen- dendo rodas de carro sobre as quais o veículo a motor é movimentado, um conjunto de força compreendendo um motor que é acoplado a pelo menos uma das rodas de carro para impulsionar o veículo a motor, um sistema de freio principal para frear o veículo a motor por meio de freios de fundação nas rodas de carro, um sistema de freio secundário para frear o veículo a motor por meio de pelo menos um mecanismo de freio de conjunto de força que aplica torque de freio a pelo menos uma das rodas de carro às quais é acoplado o conjunto de força, o sistema de freio principal compreendendo um operador mecânico que, quando operado por um motorista do veículo a motor, faz com que seja criada pressão no sistema de freio principal para operar os freios de fundação para aplicar torque de freio correlacionado com magnitude da pressão, um dispositivo para sinalizar um controlador de que os freios de fundação estão sendo aplicados, o sistema de frenagem de mo- tor compreende um seletor disponível ao motorista do veículo a motor para sinalizar o controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário em conjunção com o sistema de freio principal para frear o veícu- lo a motor.

Outra concretização apresenta um método para frear um veículo a motor que compreende um chassi compreendendo rodas de carro sobre as quais o veículo é movimentado, um conjunto de força compreendendo um motor que é acoplado a pelo menos uma das rodas de carro para impulsio- nar o veículo a motor, um sistema de freio principal para frear o veículo a motor por meio de freios de fundação nas rodas de carro, um sistema de freio secundário para frear o veículo a motor por meio pelo menos de um mecanismo de freio de conjunto de força que pode aplicar torque de freio a pelo menos uma das rodas de carro às quais é acoplado o conjunto de força, um operador mecânico que, quando operado por um motorista do veículo a motor, faz com que seja criada pressão no sistema de freio principal para operar os freios de fundação para aplicar torque de freio correlacionado à magnitude da pressão, um dispositivo para sinalizar um primeiro controlador de que os freios de fundação estão sendo aplicados, e um seletor disponível ao motorista do veículo a motor para sinalizar o primeiro controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário em conjunção com o sistema de freio principal para frear o veículo a motor. O método compreende a etapa de fazer com que o primeiro controlador permita que um segundo controlador controle a operação do sistema de freio secundário para aplicar torque de freio ao conjunto de força concomitante com o torque de freio que é aplicado pelo sistema de freio principal e em relação ao torque de freio que é aplicado pelo sistema de freio principal, conforme ajustado pelo seletor, quando o seletor estiver sinalizando o primeiro controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 mostra um reboque de trator em vista em elevação lateral.

A Figura 2 é um diagrama esquemático geral de porções do re- boque de trator.

A Figura 3 é um traçado gráfico de certas relações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A Figura 1 mostra um reboque de trator 10 compreendendo um trator de estrada de rodagem 12 e um reboque 14 que está sendo rebocado pelo trator. O trator 12 compreende um chassi 16 no qual uma cabina 18 é centralmente montada. Um motor 20, tal como um motor a diesel, é montado no chassi 16 e alojado dentro de um compartimento de motor 22 à frente da cabina 18. Um trem de transmissão 24 acopla o motor 20 com rodas de car- ro traseiras 26 em um eixo traseiro 28 que é suspenso a partir do chassi 16. O trem de transmissão 24 compreende uma transmissão 30 acoplada ao motor 20 e um veio motor 32 que acopla a transmissão ao eixo 28. Coleti- vamente, o motor 20, a transmissão 30, o veio motor 32 e o eixo 28 compre- endem o conjunto de força do trator 12. Quando a transmissão 30 estiver em uma engrenagem motriz, o motor 20 será mecanicamente acoplado às rodas de carro 26.

O trator 12 compreende freios de roda nas rodas traseiras 26 e também nas rodas dianteiras de direção 34. A parte de trás do reboque 14 é sustentada em uma superfície de estrada subjacente por meio de um truque contendo rodas em tandem 36 em cada lado. Freios de roda são também associados com rodas 36.

A Figura 2 mostra alguns elementos de um sistema de freio de serviço 38 de trator 12. Esses elementos incluem um pedal de freio operado pelos pés 40 que é disposto dentro da cabina 18 para ser pressionado pelos pés de um motorista do trator para aplicar os freios de serviço nas rodas 26, 34, 36. Os mecanismos de freio tipicamente compreendem freios a tambor e/ou a disco que são aplicados ou hidraulicamente ou pneumaticamente pa- ra frear as rodas por atrito. O sistema 38 pode ter um impulsionador de força que reduz a força que um motorista poderia, de outro modo, ter que exercer, quando do pressionamento do pedal de freio 40.

O pressionamento do pedal 40 opera um comutador 42 para en- viar um sinal para um controlador de sistema eletrônico (ESC) 44 no trator 12 enquanto que a força que é aplicada ao pedal 40 cria pressão de aplica- ção que opera os freios de fundação para aplicar o torque de freio correla- cionado à magnitude da pressão. O sistema 38 também dispõe do sistema ABS 46 que interage com a aplicação de freios de fundação para impedir o travamento das rodas.

Se a transmissão 30 for uma transmissão manualmente deslo- cada, um pedal de embreagem operado pelos pés 48 será disposto dentro da cabina 18 para ser pressionado pelos pés de um motorista do trator para desengatar a embreagem e consequentemente desacoplar a transmissão introduzida a partir da saída do motor para permitir que a transmissão seja deslocada pelo motorista de uma engrenagem para outra. O pressionamento do pedal de embreagem 48 opera um comutador 50 para enviar um sinal ao controlador 44 indicando que a transmissão foi desengatada.

Um pedal de acelerador operado pelos pés 52 é disposto dentro da cabina 18 para ser pressionado pelos pés de um motorista para acelerar o trator 12 com a operação de um sensor 54 que provê um sinal para um módulo de controle de motor 56 indicando a extensão na qual o pedal do acelerador está sendo pressionado. O módulo 56 faz com que o motor 20 acelere o veículo de acordo com o sinal de sensor.

A aplicação e a soltura de um mecanismo de freio de conjunto de força, tal como um freio motor 57, são controladas pelo módulo 56 em resposta a solicitações correspondentes do controlador 44 em coordenação com a operação de transmissão 30 e o sistema ABS 46, quando apropriado.

Os ajustes de controle providos para o modo como o freio de motor 57 é operado pelo controlador 44 são providos por dispositivos de controle, tais como os comutadores 58, 60, em um painel de controle 62 que fica dentro da cabina 16.

O comutador 58 é um comutador de balancim de três posições que pode ser colocado em qualquer das posições LIGADA, VARIÁVEL e DESLIGADA. Quando colocado na posição DESLIGADA, o comutador 58 não deixa que o freio motor 57 seja operado, quando do pressionamento do pedal de freio 40 para aplicar os freios de serviço. Com o comutador 58 na posição LIGADA, quando do pressionamento do pedal de freio 40 para apli- car os freios de serviço, o freio motor 57 será acionado para frear o veículo até um limite ajustado pelo comutador 60.

O comutador 60 é um comutador de três posições. Em cada po- sição, o comutador 60 seleciona uma porcentagem específica da frenagem total do veículo que está sendo acionada para ser aplicada pela frenagem do conjunto de força. Por exemplo, no ajuste "1", o freio do conjunto de força é acionado para aplicar a frenagem até um limite de 33% da frenagem total do veículo, no ajuste "2", de 66%, e, no ajuste "3", de 100%. As porcentagens específicas são programáveis pelo usuário final e podem ser ajustadas em valores diferentes daqueles recém fornecidos como exemplo.

A efetiva aplicação do freio de conjunto de força e a quantidade real de sua contribuição à frenagem total do veículo até o limite ajustado pe- lo comutador 60 são controladas pelo ECM 56. Em outras palavras, os co- mutadores 58 e 60 simplesmente acionam o freio de conjunto de força para que contribua para a frenagem do veículo que o ECM pode ou não honrar. Na medida em que uma solicitação é honrada, os freios de serviço proveem o restante da frenagem total do veículo.

Quando o comutador 58 for ajustado em VARIÁVEL, a porção solicitada do conjunto de força da frenagem total do veículo se baseia em uma relação mostrada pelo traçado gráfico 70 na Figura 3. Um parâmetro Service_Braker_Pressure representa a pressão de aplicação que é aplicada pelo pedal de freio 40. O valor para um parâmetro Requested_Engine_Brake (aqui assumindo que o freio do conjunto de força é um freio motor) é relacio- nado a Service_Brake_Pressure pelo traçado gráfico 70. Para valores de Service_Brake_Pressure iguais ou menores do que um valor Bra- ke_Pressure_Min, o valor para Requested_Engine_Brake é Engi- ne_Brake_Min. Para valores de Service_Brake_Pressure iguais ou maiores do que um valor Brake_Pressure_Max, o valor para Reques- ted_Engine_Brake é Engine_Brake_Max. Para valores de Servi- ce_Brake_Pressure maiores do que Brake_Pressure_Min, mas menores do que Brake_Pressure_Max, o valor para Requested_Engine_Brake aumenta de Engine_Brake_Min linearmente com o aumento de Servi- ce_Brake_Pressure do Brake_Pressure_Min.

Em vez de uma relação como aquela mostrada na Figura 3, a frenagem de conjuntos de força pode ser acionada por meio da correlação do acionamento em termos de força de frenagem correlacionada com pres- são de freio aplicada.

A força de frenagem de conjunto de força é correlacionada com a pressão de aplicação de freio obtida enquanto do pressionamento do pedal de freio 40 pelo motorista. Se o ECM 56 honrar toda uma solicitação de ESC 44, ele operará o freio do conjunto de força para manter um nível constante de força de frenagem, não obstante a velocidade do motor ou a velocidade do veículo ou qualquer outro aspecto de frenagem secundária (isto é, freio que não é da roda). Se uma solicitação exceder a capacidade do freio do conjunto de força, o freio do conjunto de força irá aplicar a frenagem até o nível de sua capacidade.

A seguinte tabela é um exemplo de pressão de aplicação de freio com relação à força de frenagem secundária.

<table>table see original document page 8</column></row><table>

Se o motorista pressionar o pedal de freio 40 até uma pressão obtida de 103,42 kPa (15 psi) (libras por polegada quadrada) e mantiver es- sa pressão constante, à medida que o veículo tiver sua velocidade diminuí- da, o freio de conjunto de força irá compensar as mudanças de velocidade do motor a fim de manter um esforço de frenagem secundário constante de 75 hp (cavalo-força).

Um sensor de pressão de aplicação de ar pode ser usado para determinar uma quantidade de frenagem do conjunto de força. Tal sensor pode ser instalado em uma linha de ar aos freios nas rodas de reboque 36 que é conectado a porta "OR" com os sistemas de ar principal e secundário comuns através de uma válvula de retenção, de tal modo que seria esperado que os freios do reboque recebessem uma pressão de ar, mesmo se um dos sistemas de ar falhasse.

Esta instalação do sensor na linha de freio do reboque acrescen- ta um benefício de funcionalidade. Alguns motoristas usam um freio de mão (ou freio de reboque) em vez dos freios de serviço do trator a fim de econo- mizar os freios do trator. A frenagem do conjunto de força pode ocorrer sem o pressionamento do pedal de freio 40 porque o freio de mão acrescenta pressão de ar à linha de freio do reboque independentemente dos freios de serviço. Em essência, o motorista está controlando o freio de reboque e também solicitando a frenagem do conjunto de força através do freio de mão.

O ECM 56 pode ter um parâmetro para selecionar o uso de um freio de conjunto de força específico, e para aceitar uma solicitação dos co- mutadores 58 e 60 com a soltura do pedal de acelerador 52 em vez ou além do pressionamento do pedal de freio 40.

Claims

1. Sistema de frenagem de veículo a motor para uso em um veí- culo a motor que compreende um chassi compreendendo rodas de carro sobre as quais o veículo é movimentado, um conjunto de força compreen- dendo um motor que é acoplado a pelo menos uma das rodas de carro para impulsionar o veículo a motor, um sistema de freio principal para frear o veí- culo a motor por meio de freios de fundação nas rodas de carro, um sistema de freio secundário para frear o veículo a motor por meio de pelo menos um mecanismo de freio de conjunto de força que aplica torque de freio a pelo menos uma das rodas às quais o conjunto de força é acoplado, o sistema de freio principal compreendendo um operador mecânico que, quando operado por um motorista do veículo a motor, faz com que a pressão seja criada no sistema de freio principal para operar os freios de fundação para aplicar tor- que de freio correlacionado à magnitude da pressão, um dispositivo para sinalizar um controlador de que os freios de fundação estão sendo aplica- dos, o sistema de frenagem do motor compreendendo: um seletor disponível ao motorista do veículo a motor para sina- lizar o controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio se- cundário em conjunção com o sistema de freio principal para frear o veículo a motor.

2. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 1, no qual o controlador, quando o dispositivo estiver sinalizan- do que os freios de fundação estão sendo aplicados e que o seletor está a- justado para a permissão de sinal de uso do sistema de freio secundário, será eficaz para emitir uma solicitação para o sistema de freio secundário para contribuir para frear o veículo de acordo com um ajuste do seletor pelo motorista e a magnitude da pressão no sistema de freio principal.

3. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 2, no qual o seletor compreende um primeiro comutador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário em conjunção com o sistema de freio principal para frear o veículo a motor e um segundo comutador para selecionar uma quantidade de frenagem de veículo a motor que o sistema de freio secundário pode contribuir para a total frenagem do veículo a motor.

4. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 3, no qual o segundo comutador é seletivamente operável para selecionar a quantidade de frenagem de veículo a motor que o sistema de freio secundário pode contribuir para a total frenagem do veículo a motor em correlação com a magnitude da pressão no sistema de freio principal.

5. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 3, no qual o segundo comutador é seletivamente operável para selecionar a quantidade de frenagem de veículo a motor que o sistema de freio secundário pode contribuir para a total frenagem de veículo a motor como a força de frenagem que é correlaciona com a magnitude da pressão no sistema de freio principal.

6. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dispositivo é um comutador de pedal de freio.

7. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dispositivo é um comutador de pedal de acelera- dor.

8. Sistema de frenagem de veículo a motor, de acordo com a reivindicação 2, que adicionalmente compreende: um reboque que é rebocado pelo veículo a motor, e no qual o dispositivo é um sensor de pressão que detecta a magnitude de pressão em uma linha do sistema de freio principal no reboque que é conduzida para os freios de roda nas rodas do reboque.

9. Método de frenagem de um veículo a motor que compreende um chassi compreendendo rodas de carro sobre as quais o veículo é movi- mentado, um conjunto de força compreendendo um motor que é acoplado a, pelo menos, uma das rodas de carro para impulsionar o veículo a motor, um sistema de freio principal para frear o veículo a motor por meio de freios de fundação nas rodas de carro, um sistema de freio secundário para frear o veículo a motor por meio de pelo menos um mecanismo de freio de conjunto de força que pode aplicar torque de freio a, pelo menos uma, das rodas de carro às quais é acoplado o conjunto de força, um operador mecânico que, quando operado por um motorista do veículo a motor, faz com que a pressão seja criada no sistema de freio principal para operar os freios de fundação para aplicar o torque de freio correlacionado com a magnitude da pressão, um dispositivo para sinalizar um primeiro controlador de que os freios de fundação estão sendo aplicados, e um seletor disponível ao motorista do veículo a motor para sinalizar o primeiro controlador para seletivamente permitir o uso do sistema de freio secundário em conjunção com o sistema de freio principal para frear o veículo a motor, o método de frenagem com- preendendo a etapa de: fazer com que o primeiro controlador permita que um segundo controlador que controla a operação do sistema de freio secundário aplique torque de freio ao conjunto de força concomitante com o torque de frio que é aplicado pelo sistema de freio principal e em relação ao torque de freio que é aplicado pelo sistema de freio principal, conforme ajustado pelo seletor, quando o seletor estiver sinalizando o primeiro controlador para seletivamen- te permitir o uso do sistema de freio secundário.