ES2207991B1 - Sistema antiretroceso para vehiculos. - Google Patents

Abstract

Este sistema está destinado para ayudar a la conducción y contribuir a la seguridad, en todo tipo de vehículos. Impide, automáticamente, que el vehículo pueda retroceder de manera involuntaria cuando es detenido subiendo una pendiente, sin que el conductor tenga que accionar el freno ni realizar ninguna otra actuación, permitiéndole reanudar la marcha sin ninguna oposición. La activación del sistema es voluntaria por medio de un simple interruptor. Básicamente está compuesto por un "Detector del Sentido del Movimiento" (hacia adelante, o hacia atrás y de parada del vehículo), detectores de la situación de los frenos y de la marcha atrás y una "Unidad Electrónica de Control" que procesa las señales que recibe de estos elementos, controlando, a su vez, un sistema de freno de acción instantánea, un piloto y avisador acústico en el panel de instrumentos y la luz de marcha atrás.

Description

Sistema Anti-Retroceso para vehículos.

Sector de la técnica

Industria de la automoción.

Estado de la técnica

El autor de esta invención no puede aportar ninguna documentación sobre los antecedentes de esta idea porque no conoce, ni ha tenido noticia alguna, de que pueda haber en el mercado, o registrado, ningún sistema parecido o no, para el mismo fin que el que aquí se describe.

La única afinidad con otros sistemas en uso, está en las soluciones que se describen en la realización de una parte del sistema; los servofrenos controlados por tensión, aunque ninguno de los parecidos que ha continuación se describen, que el autor sepa, se emplean como servofrenos:

El primero de ellos es el "electro-servofreno por depresión", del que existen aparatos parecidos para controlar la aceleración en sistemas de control de la velocidad. El segundo, el "electro-servofreno por electroimán", tiene su parecido en el electroimán que se emplea junto con el motor de arranque y que acciona la palanca del sistema de engrane del piñón de arranque en la corona.

Descripción

El "Sistema anti-retroceso" para vehículos (SAR), está pensado para facilitar la ayuda a la conducción en cualquier tipo de vehículo; automóviles turismo, todo terreno, autobuses, camiones, etc., incluso motocicletas y contribuir a la seguridad. Es un sistema activo, que estando conectado y según las señales que procesa decide de manera autónoma el momento en que debe de actuar sin intervención, ni distracción, del conductor. Los únicos elementos que a simple vista delatan su presencia son; un interruptor que permite su conexión, desconexión y una luz testigo en el panel de instrumentos que permanece encendida cuando el sistema está desconectado.

Este sistema resuelve el problema que se presenta cuando, por cualquier causa, hay necesidad de detener el vehículo en una pendiente (siempre hacia arriba en el sentido de la marcha) para al cabo de poco tiempo volver a reanudar el avance, por ejemplo: en una subida con semáforos, con calles que la cruzan, con pasos de peatones, con retenciones, atascos, salidas de estacionamientos, etc. En todos estos casos y en otros muchos más en los que nos vemos obligados a comenzar o reanudar la marcha en pendiente y sobre todo si esta es muy pronunciada, casi, hace falta ser un autentico virtuoso del manejo del embrague, freno, acelerador y freno de mano, todo a la vez, además de estar atentos a la situación del trafico para reanudar la marcha. En situaciones aisladas no es ningún problema pero cuando la maniobra hay que realizarla frecuentemente como en el caso de los atascos o retenciones, además de la fatiga que produce al conductor, se hace trabajar en exceso al embrague, acción que puede recortar su vida útil. También se produce un incremento en el consumo de combustible al tener que acelerar en exceso para vencer, además de la pendiente, a la retención a la que tenemos sometido al vehículo con el freno de mano o el de pie. El exceso del consumo ocasiona un gasto económico y una contaminación del medio ambiente innecesarios.

Con un vehículo equipado con el sistema que aquí se describe los inconvenientes anteriores no existen. Cuando el conductor detiene el vehículo en una subida no tiene que preocuparse del manejo del freno. Al detener el vehículo, este, permanecerá quieto sin necesidad de actuar sobre ningún elemento, no retrocederá, incluso puede dejar el vehículo en punto muerto mientras espera a que se reanude la marcha sin tener que estar pisando ningún pedal, incluido el de freno, ni haber actuado sobre el freno de mano. Al reanudar la marcha lo hará con la mayor naturalidad, desembragando y acelerando igual que lo haría en terreno llano y con la seguridad de que el vehículo no se le caerá hacia atrás en ningún momento. La mejora es claramente evidente en todos los aspectos y la conducción más relajada descansada y segura.

El sistema está formado por: un "Detector del sentido del movimiento" (DSM) que discrimina si el vehículo avanza, retrocede, si está prácticamente parado o a relativa alta velocidad; por un sistema de freno completo e independiente; y por una "Unidad electrónica de control" (UEC) que analiza las señales que recibe a través de: su propio interruptor, el "DSM", el interruptor del freno de mano, el interruptor del freno de pie, el interruptor de la luz de la marcha atrás, y de la llave de contacto; controlando el freno del sistema, y los elementos de señalización y aviso interiores y exteriores.

El funcionamiento que caracteriza al sistema según las distintas situaciones y las medidas de seguridad y aviso que adopta, son las siguientes:

(A) - Cuando la llave de contacto no esta accionada el sistema no actúa. (Cuando el sistema no funciona o no está accionado, se entiende que el vehículo está en idéntica situación que si no estuviera equipado con el "SAR").

(B)- Cuando la llave de contacto está accionada y el interruptor del "SAR" no lo está, el sistema no funciona y avisa de ello encendiendo el piloto del sistema en el panel de instrumentos.

(C) - Con el contacto y el interruptor accionados el sistema funciona normalmente y el piloto del sistema permanece apagado.

(D) - Cuando el "SAR" está actuando, manteniendo frenado el vehículo en una pendiente, lo avisa al conductor encendiendo tenuemente el piloto del sistema.

(E) - Cuando el vehículo detiene su marcha y comienza a retroceder, de manera involuntaria, sin que se accione el freno de pie o el de mano o se haya introducido la marcha atrás, el "SAR" detendrá el vehículo inmediatamente.

(F) - Cuando el vehículo está frenado por el "SAR" y se acciona el freno de mano, o el de pie, el sistema interpreta que el conductor toma el control y desbloqueará el freno del "SAR" automáticamente.

(G) - Cuando el vehículo retrocede con el freno de mano, o el de pie, accionados ligeramente, o con la marcha atrás introducida, el "SAR" no se activa porque se entiende que es una situación controlada.

(H) - Cuando el vehículo retrocede a cierta velocidad, por ejemplo; con el freno ligeramente presionado, o simplemente haciendo marcha atrás, el "SAR" no actúa como se ha descrito anteriormente. Si se deja de actuar sobre el elemento que impide que el "SAR" actúe, soltando el freno o quitando la marcha atrás, sin haber parado totalmente el vehículo el "SAR" seguirá sin actuar porque interpretará que el vehículo está controlado normalmente y seria una brusquedad que se bloquease su freno cuando el automóvil tiene cierta velocidad.

(I) - Cuando el vehículo está detenido en una pendiente con el "SAR" actuando y se introduce la marcha atrás el freno del "SAR" no se desbloqueará porque no se está actuando sobre el freno de pie, o de mano, y puede ocurrir que el vehículo retroceda de forma brusca cogiendo desprevenido al conductor. En lugar de desconectar el "SAR", la "UEC" provocará que el piloto del freno de mano en el panel de instrumentos y el avisador acústico del sistema funcionen de manera intermitente, avisando al conductor que debe de tomar control sobre el freno. En el momento que presione levemente el freno de pie, o actúe sobre el de mano, el vehículo estará controlado y el freno del "SAR" se soltará permitiendo la marcha atrás.

(J) - Cuando se retira la llave de contacto con el vehículo estacionado en pendiente sin la marcha atrás introducida, ni el freno de mano accionado, de manera que el "SAR" está actuando, el sistema avisará del peligro de abandonar el vehículo en esa situación encendiendo el piloto del freno de mano y haciendo sonar el avisador acústico del sistema, ambos de forma intermitente, hasta que el freno de mano sea accionado o la marcha atrás introducida. De no actuar sobre el freno o la marcha atrás, el sistema mantendrá la alarma durante el tiempo prefijado en el temporizador de desconexión del sistema en la "UEC", momento en que cesaran las alarmas y dejará de actuar el "SAR".

(K) - Cuando en una pendiente el "SAR" mantiene frenado el vehículo puede avisar de esta, particular, situación de frenado a los vehículos que le siguen de dos maneras: una encendiendo a mediana intensidad las luces de freno y la otra haciendo fluctuar suavemente y únicamente la central trasera, de apagada a encendida a su máxima intensidad y viceversa. Esta función es opcional conectando o no la luz de freno al borne correspondiente en la "UEC", en todo caso, si se conecta, además de actuar con las señales del "SAR" también la luz de freno responderá con total normalidad cuando se actúa sobre el pedal de freno.

(L) - Cuando el vehículo está detenido, estando sujeto por el freno anti-retroceso, al iniciar su marcha hacia adelante el sistema no opondrá resistencia y el freno anti-retroceso se desbloqueará automáticamente.

Breve descripción de los dibujos

Fig. 1-A: Corte transversal de un sistema de bomba de freno y electro-servofreno por depresión, en estado de reposo.

Fig. 1-B: Corte transversal de un sistema de bomba de freno y electro-servofreno por depresión, en estado de trabajo.

Fig. 2-A: Corte transversal de un sistema de bomba de freno y electro-servofreno por electroimán, en estado de reposo.

Fig. 2-B: Corte transversal de un sistema de bomba de freno y electro-servofreno por electroimán, en estado de trabajo.

Elementos numerados comunes a las figuras 1-A, 1-B, 2-A y 2-B:

(1) - Cuerpo de la bomba de freno.

(2) - Cámara de presión del líquido de frenos.

(3) - Pistón de freno.

(4) - Junta del vástago.

(5) - Muelle de retorno del pistón de freno.

(6) - Orificio de llenado del líquido de frenos.

(7) - Vástago del émbolo.

(8) - Conducto del líquido de frenos.

(9) - Cuerpo del electro-servofreno por depresión.

(10) - Cámara interior del electro-servofreno por depresión.

(11) - Cámara exterior del electro-servofreno por depresión.

(12) - Émbolo.

(13) - Muelle de retorno del émbolo.

(14) - Conducto de la aspiración de la depresión.

(15) - Válvula de retención de la depresión.

(16) - Entrada de succión de la cámara interior.

(17) - Electroválvula de succión de la cámara exterior.

(18) - Electroválvula de entrada de presión atmosférica, de la cámara exterior.

(19) - Relé de conmutación de las electroválvulas. Situado en la "UEC", fig. 16.

(20) - Cuerpo del electro-servofreno por electroimán.

(21) - Bobina.

(22) - Núcleo deslizante de hierro dulce.

(23) - Topes de goma, del recorrido del núcleo.

(24) - Terminal de la tensión de mando del electro-servofreno.

(25) - Junta del émbolo.

(26) - Filtro de aire.

Fig. 3-A: "Sistema de avance libre" con disco flotante, en situación normal de disco desfrenado, circulando el vehículo hacia delante.

Fig. 3-B: "Sistema de avance libre" con disco flotante en la situación de disco frenado. Una vez bloqueado el disco, el eje ha seguido retrocediendo el recorrido que permite las holguras de las cajas de los casquillos de sujeción, comprimiendo los muelles, desde la posición (A) a la (B).

Fig. 3-C: Corte transversal de la Fig. 3A, que muestra la posición que ocupa el disco de freno, no frenado, con respecto al soporte y la tapa de cierre, y la situación de las holguras de las cajas de los casquillos.

Fig. 3-D: Corte transversal de la Fig. 3B, que muestra la posición que ocupa el disco de freno, bloqueado al retroceder, con respecto al soporte y la tapa de cierre, y la situación de las holguras de las cajas de los casquillos de tal manera que permiten un leve giro del eje en el sentido de avance.

Elementos numerados comunes a las figuras 3-A, 3-B, 3-C, y 3-D:

(7) - Eje de transmisión solidario con el movimiento de las ruedas.

(9) - Soporte de unión del eje con el disco de freno flotante.

(16) - Tuerca de fijación del soporte al eje.

(17) - Disco del freno flotante.

(19) - Pinza del freno.

(21) - Muelle de posicionamiento del disco de freno.

(22) - Caja del muelle en el disco.

(23) - Caja del muelle en el soporte del disco de freno.

(24) - Caja del muelle en la tapa de cierre del disco de freno.

(25) - Tapa de cierre del disco de freno.

(27) - Casquillos separadores.

(28) - Holgura ocasionada por los orificios de forma elíptica en el disco de freno, para alojamiento de los casquillos de los tornillos de sujeción.

(32) - Tornillos de sujeción del disco de freno.

(A) - Posición del eje con respecto al disco de freno desbloqueado.

(B) - Posición del eje con respecto al disco de freno bloqueado en retroceso.

(R) - Recorrido que se le permite al eje en el sentido de avance con el disco frenado

(SGA) - Sentido de giro del eje en el avance.

(SGR) - Sentido de giro del eje en el retroceso.

Fig. 4-A: Sección transversal de un conjunto formado por el grupo de freno de disco, con su pinza, montado sobre un "Sistema de avance libre" por trinquete, y un sistema de "Detección del sentido del movimiento" por fotocélulas y disco ranurado.

Fig. 4 -AB: Detalle de mejora de la realización del conjunto de la figura 4-A, con las cabezas de lectura en el interior de la caja del grupo para protegerlas.

Fig. 4-B: El mismo conjunto descrito en la fig. 4-A, pero visto desde una perspectiva frontal y seccionado para facilitar su entendimiento.

Elementos numerados comunes a las figuras 4-A, y 4-B:

(1) - Tapa del conjunto y, a la vez, disco ranurado.

(2) - Plato posterior del conjunto.

(3) - Juego de fotocélulas, 3-A y 3-B.

(4) - Fotodiodo, emisor de la fotocélula.

(5) - Fototransistor, receptor de la fotocélula.

(6) - Cable de los conductores, de las distintas señales, con la UEC.

(7) - Eje de transmisión de las ruedas.

(8) - Elemento de fijación de la parte no móvil del conjunto, a una parte fija.

(9) - Soporte del conjunto móvil. En él van instalados el disco de freno, el "CD ROM", y además, forma parte del trinquete del sistema de avance libre. Si la unión con el eje de transmisión es por rosca, como se ilustra, esta, será en el sentido que el soporte tiende a atornillarse (apretarse), cuando el disco de freno esté bloqueado y el eje tienda a girar en el sentido de retroceso.

(10) - Dientes del trinquete.

(11) - Garfios del trinquete.

(12) - Muelles impulsores de los garfios del trinquete.

(13) - Rodamientos.

(14) - Arandela de tope del soporte y porta junta de freno del trinquete.

(15) - Junta de goma tórica, para el frenado del trinquete.

(16) - Tuerca autoblocante de apriete y sujeción del conjunto.

(17) - Disco del freno.

(18) - Pinza del freno.

(19) - Pastillas del freno.

(20) - Entrada del líquido de frenos a la pinza.

(32) - Tornillos de sujeción del disco de freno.

(33) - Ranuras del "disco ranurado".

(43) - Cortes que permiten colocar, y retirar, el disco ranurado.

Fig. 5-A: Sección transversal de un conjunto formado por el grupo de freno de disco, con su pinza, montado sobre un "Sistema de avance libre" de disco flotante, y un sistema de "Detección del sentido del movimiento" por CDROM y cabeza de lectura láser.

Fig. 5-B: El mismo conjunto descrito en la fig. 5-A, pero visto desde una perspectiva frontal y seccionado para facilitar su entendimiento.

Elementos numerados comunes a las figuras 5-A, y 5-B:

(1) - Tapa de la caja estanca del conjunto.

(2) - Plato posterior del conjunto.

(6) - Cable de los conductores, de las distintas señales, con la UEC.

(7) - Eje de transmisión de las ruedas.

(8) - Elemento de fijación de la parte no móvil del conjunto, a una parte fija.

(9) - Soporte del conjunto móvil fijado al eje. En él va instalado el disco de freno y el "CD ROM" (memoria en disco compacto de solo lectura).

(16) - Tuerca de sujeción del soporte roscada al eje de modo que se aprieta cuando, estando el soporte bloqueado, el eje tiende a girar en sentido de retroceso.

(17) - Disco del freno.

(18) - Pinza del freno.

(19) - Pastillas del freno.

(20) - Entrada del líquido de frenos a la pinza.

(25) - Tapa de cierre del disco de freno.

(26) - Juntas guardapolvos.

(27) - Casquillos de los tornillos de sujeción de la tapa de cierre del disco.

(28) - Holgura de la sujeción del disco.

(29) - "CD ROM" (memoria en disco compacto de solo lectura).

(30) - Cabeza de lectura láser.

(31) - Pasacables de goma.

(32) - Tornillos de sujeción de la tapa del disco de freno.

Fig. 6-A: Sección transversal de un sistema mecánico, de "Detección del sentido del movimiento" por accionamiento de un conmutador.

Fig. 6-B: Vista frontal del mismo sistema mecánico de "Detección del sentido del movimiento", de la figura 6-A, en la posición que adopta el disco porta topes y el conmutador de señal, cuando el vehículo avanza.

Fig. 6-C: Vista frontal del mismo sistema mecánico de Detección del sentido del movimiento, de la figura 6-A, en la posición que adopta el disco porta topes y el conmutador, cuando el vehículo retrocede.

Elementos numerados comunes a las figuras 6-A, 6-B, y 6-C:

(6) - Cable conductor de la señal a la "Unidad electrónica de control".

(7) - Eje de transmisión solidario con el movimiento de las ruedas.

(9) - Soporte del conjunto móvil en el que va instalado el disco porta topes

(13) - Rodamiento.

(16) - Tuerca autoblocante de apriete y sujeción del conjunto.

(25) - Tapa de cierre del disco porta topes.

(35) - Encaje del soporte del conjunto móvil, con la tapa de cierre del disco.

(36) - Zapatas que presionan, ligeramente, sobre el disco porta topes.

(37) - Muelle de presión de las zapatas.

(38) - Soporte basculante de las zapatas.

(39) - Soporte del conmutador y fin de carrera del disco porta topes.

(40) - Conmutador eléctrico de la señal.

(41) - Topes del disco porta topes.

(42) - Disco porta topes.

SG - Sentido de giro.

Fig. - 7: Ejemplo de una instalación del "SAR" en un automóvil. En este modelo se utiliza un conjunto compuesto por un sistema de "Detección del sentido del movimiento" por láser y un freno de disco, como el mostrado en las figuras 5-A y 5-B. La parte móvil del conjunto se ha montado sobre el eje del piñón de ataque del diferencial y la parte fija se ha sujetado al cárter del diferencial. Para el accionamiento del freno utiliza un electro-servofreno por depresión. El resto de la instalación es común a cualquier otra.

Fig. - 8: Ejemplo de una instalación del "SAR" en un automóvil. En este modelo se utiliza un Detector del sentido del movimiento mecánico. Este detector va sujeto en su parte fija al cárter, o la trompeta, del diferencial y la parte móvil a un semieje. Para el accionamiento del freno utiliza un electro-servofreno de electroimán y como disco de freno utiliza los traseros del automóvil, acondicionados con un "Sistema de avance libre", como el de la figura 3-A, y una pinza de pistón de doble circuito hidráulico, o con doble pinza, una para los frenos del automóvil y la otra para el SAR.

Elementos numerados comunes a las figuras 7 y 8:

(1) - UEC. Unidad electrónica de control.

(2) - Conjunto de Detección del sentido del movimiento. En la fig. 7, además, incorpora el freno de disco del SAR.

(3) - Electro-servofreno.

(4) - Llave de contacto.

(5) - Interruptor de encendido, apagado, del SAR.

(6) - Piloto de aviso del SAR.

(7) - Piloto del freno de mano.

(8) - Interruptor de la marcha atrás.

(9) - Interruptor de la luz de freno.

(10) - Avisador acústico (buzzer).

(11) - Circuito del líquido de frenos del SAR.

(12) - Toma de la depresión del electro-servofreno por depresión.

(13) - Piloto de luz de freno trasero, central.

(14) - Cableado eléctrico.

(15) - Conector de la UEC.

(16) - Pastillas de freno con émbolo de doble circuito hidráulico.

(17) - Interruptor del piloto del freno de mano.

(18) - Circuito hidráulico del sistema de frenos del automóvil.

(19) - Discos de freno del automóvil, utilizados conjuntamente por el SAR.

Fig. 9: Conjunto formado por un sistema de Detección del sentido del movimiento por células fotoeléctricas y un freno de disco, como el de la figura 4-B, instalado en una salida realizada para este fin, en la parte posterior del diferencial.

(1) - Conjunto Detector del sentido del movimiento y freno del SAR.

(2) - Árbol de la transmisión.

(3) - Eje del piñón de ataque del diferencial.

(4) - Juntas.

(5) - Piñón de ataque.

(6) - Corona.

(7) - Piñón de salida.

(8) - Eje de salida.

(9) - Sujeción del conjunto en el cárter.

(10) - Conducto del líquido de frenos.

(11) - Conductores eléctricos de comunicación con la UEC.

(12) - Semieje.

(13) - cárter del diferencial.

Fig. 10: "Detección del sentido del movimiento" por medio de disco ranurado y fotocélulas. Representación en cuatro pasos de las situaciones de conducción y de no conducción, por las que pasan las fotocélulas A y B, de manera repetida, mientras gira el disco en el sentido de avance.

(SG) - Sentido de giro del disco ranurado.

(EL) - Nivel de estado lógico de la fotocélula.

Fig. 11: En la parte superior se muestra en P1 y P2 las secuencias, a nivel de estado lógico binario, que se obtiene en la salida de las fotocélulas, de la figura 10, cuando el vehículo circula hacia adelante. En P3 se muestra la secuencia de la unión de las señales de salida de las dos fotocélulas en los cuatro pasos.

En la parte inferior de la Fig.-11 se muestra las secuencias que se producen cuando el vehículo retrocede.

(A) - Señal de salida de la fotocélula A.

(B) - Señal de salida de la fotocélula B

(P1) - Secuencia de la lectura, de derecha a izquierda, de la fotocélula A.

(P2) - Secuencia de la lectura, de derecha a izquierda, de la fotocélula B.

(P3) - Secuencia de la unión de la lectura, de derecha a izquierda, de A, y B.

Fig. 12: Esquema por bloques del circuito electrónico del "Detector del sentido del movimiento" con el sistema de disco ranurado y fotocélulas:

(DR) - Disco ranurado.

(A1) y (A2) - Emisor y receptor de la fotocélula (A).

(B1) y (B2) - Emisor y receptor de la fotocélula (B).

(3A) - Control de lectura de la fotocélula (A).

(3B) - Control de lectura de la fotocélula (B).

(4) - Registro temporal del último estado lógico de las fotocélulas.

(5) - Registro de desplazamiento, de cuatro bits.

(6) - Circuito comparador, detector del avance.

(7) - Circuito comparador, detector del retroceso.

(8) - Báscula lógica.

(9) - Oscilador.

(10) - Detector de parada.

(11) - Puerta lógica AND, de salida.

(P1) - Punto de lectura de señal de la fotocélula (A).

(P2) - Punto de lectura de señal de la fotocélula (B).

(P3) - Punto de lectura de la señal que se aplica al registro de desplazamiento.

(S1) - Salida de señal del "Detector del sentido del movimiento" y de parada.

Fig. 13: Representación del "Detector del sentido de movimiento" por medio de un disco dentado y captadores magnéticos.

(1) - Disco metálico dentado.

(2) - Captador magnético A.

(3) - Captador magnético B.

(4) - Señales de salida de los captadores.

Fig. 14: Representación, de derecha a izquierda, de las señales salida de la cabeza láser a nivel de estado lógico binario, que se encuentran en el punto

(P1) de la fig.-15, según sea el sentido del movimiento del vehículo (de avance o de retroceso).

(A) – Lectura de la cabeza láser, de derecha a izquierda, de la información del "CD ROM" cuando el vehículo retrocede.

(B) – Lectura de la cabeza láser, de derecha a izquierda, de la información del "CD ROM" cuando el vehículo avanza.

Fig. 15: Esquema por bloques del circuito electrónico del Detector del sentido del movimiento y de parada, por el sistema de lectura de "CD ROM" con láser.

(CD) - "CD ROM". Memoria en disco compacto de solo lectura.

(1) - Cabeza de lectura láser.

(2) - Controles de lectura de la cabeza láser.

(3) - Oscilador local.

(D1) - Divisor de la frecuencia del oscilador por dos.

(D2) - Divisor de la frecuencia del oscilador por cuatro.

(C1, C2 y C3) - Contadores de oscilaciones.

(R1-1, R1-2...R3-3) - Registros de desplazamiento.

(4) - Detector del retroceso. Módulo comparador de la información de los registros de desplazamiento R1-1, R2-2, y R3-3

(5) - Detector del avance. Módulo comparador de la información de los registros de desplazamiento R3-1, R2-2, y R1-3

(6) - Báscula lógica.

(7) - Módulo detector de parada.

(8) - Módulo de salida.

(P1) - Punto de lectura de la señal de salida de la cabeza láser.

(S1) - Salida de la señal a la "Unidad electrónica de control".

Fig. 16: Esquema por bloques, de los circuitos de la "Unidad electrónica de control" (UEC).

Fig. 17: Circuito lógico de la "UEC" encargado de alertar al conductor cuando introduce la marcha atrás, estando el freno del "SAR" actuando.

Elementos numerados comunes a las figuras 16, y 17:

(E-1) - Batería

(E-2) - Elemento exterior. Conjunto en el que se encuentran ubicados el "Sistema de Detección del sentido de movimiento", y el freno del sistema.

(E-3) - Elemento exterior. Electro-servofreno que acciona la bomba de freno.

(E-4) - Elemento exterior. Llave de contacto del vehículo.

(E-5) - Elemento exterior. Interruptor del sistema anti-retroceso (SAR).

(E-6) - Elemento exterior. Piloto del sistema anti-retroceso.

(E-7) - Elemento exterior. Piloto del freno de mano.

(E-8) - Elemento exterior. Interruptor de la marcha atrás.

(E-9) - Elemento exterior. Interruptor del freno de pie.

(E-10) - Elemento exterior. Avisador acústico (buzzer).

(E-11) - Conducto del líquido de frenos.

(E-13) - Elemento exterior. Luz de freno trasera.

(E-17) - Elemento exterior. Interruptor del freno de mano.

(C-1) - Conector de las señales de entrada.

(C-2) - Conector de las señales de salida.

(1) - Módulo de la electrónica del "Detector del sentido del movimiento" y parada.

(2) - Módulo estabilizador y protector de sobretensiones.

(3) - Módulo temporizador del tiempo de desconexión del sistema.

(4) - Módulo de control del accionamiento del freno del SAR.

(5) - Relé de alimentación de las electroválvulas del electro-servofreno.

(6) - Módulo de control de encendido de la luz de freno.

(7) - Módulo que activa la alarma interior si se retira la llave de contacto estando el freno del "SAR" bloqueado.

(8) - Módulo intermitente de control y activación de las alarmas en el interior del vehículo.

(9) - Módulo de aviso de la no conexión del SAR.

(10) - Módulo de información de actuación del freno del SAR.

Modo de realización

En el modo de realización, que a continuación se detalla, en lugar de describir un sistema único, lo que se hace es describir la realización y el funcionamiento de cada uno de los elementos principales, por separado, de varias maneras posibles de realización y con distintas características. Primero se describirán dos sistemas de accionamiento del freno con una tensión eléctrica "electro-servofrenos"; a continuación dos "Sistemas de avance libre"; seguidamente, varios sistemas para detectar el "Sentido del movimiento" y de paro del vehículo, y por último; una "Unidad electrónica de control". Todos los elementos que se describen se pueden combinar unos con otros ofreciendo múltiples posibilidades de realización del sistema. En las fig. 7 y 8 se describen, como ejemplos, dos instalaciones del "SAR" con distintos elementos.

Funcionamiento de los electro-servofrenos

Los componentes de la instalación de freno del "SAR": disco de freno, pinza del freno, bomba de freno, servofreno, etc., son de reducidas dimensiones comparados con los propios del automóvil. La presión que debe ejercer la bomba de freno es considerablemente menor, porque el freno del "SAR" no tiene que vencer la enorme fuerza cinética que desarrolla un vehículo en movimiento, tampoco tiene que atender a cuatro frenos y solamente necesita sujetar el vehículo cuando ya está parado por lo que tampoco sufre ningún desgaste. Otra diferencia muy importante con respecto a los frenos convencionales es que, mientras en estos, la aplicación de la fuerza sobre la bomba de freno se aplica o puede aplicarse progresivamente, en el "SAR" debe de ser aplicada y retirada de forma inmediata por algún dispositivo que responda a una tensión eléctrica, por lo que en esta exposición se denominarán "electro-servofrenos" a los modelos que se describen a continuación.

Electro-servofreno por depresión

El funcionamiento, básicamente, es el mismo de un servofreno convencional. La diferencia está en la forma en que se actúa sobre él. Mientras que el convencional se controla con la presión que sobre él ejerce el pedal de freno, el del "SAR" está controlado por dos electroválvulas.

El electro-servofreno, fig. 1-A, está compuesto por un cilindro por el que se desplaza un émbolo Fig. 1-A, indicación 12, en lo sucesivo 1A-(12), que lo divide en dos cámaras, una interior 1A-(10) y otra exterior 1A-(11). Las dos cámaras están comunicadas por la electroválvula 1A-(17). Cuando el freno está en reposo, con el "SAR" conectado, la electroválvula 1A-(17) está abierta y la 1A-(18) cerrada. En esta situación las dos cámaras están unidas a la misma presión, en depresión con respecto a la presión atmosférica, y el émbolo 1A-(12) presionado por el muelle de retorno 1A-(13) en el principio de su recorrido minimizando la cámara exterior 1A-(11), y por lo tanto, con la cámara interior 1A-(10) ocupando casi todo el cilindro. La depresión es succionada a través de la válvula de retención 1A-(15), que asegura siempre la máxima depresión en las cámaras, y proviene del colector de admisión en unos casos y de la bomba de vacío en otros (motores Diesel).

Cuando se aplica tensión, fig. 1B, al relé 1B-(19) situado en la "UEC", este, conmuta sus salidas alimentando las electroválvulas 1B-(17) y 1B-(18), de manera que estas invierten su posición, cerrándose la 1B-(17) que separa las dos cámaras y abriendo la 1B-(18) que sitúa la cámara exterior 1B-(11) a la presión atmosférica. En esta situación el émbolo 1B-(12) es desplazado rápidamente hacia adelante absorbido, o empujado según se mire, por la diferencia de presión entre las dos cámaras. En el centro del émbolo se encuentra un vástago 1B-(7) que al desplazarse hacia adelante empuja el pistón 1B-(3) de la bomba de freno ocasionando el bloqueo del disco de freno del "SAR".

Cuando se retira la tensión de control, Fig. 1A, del reté 1A-(24), este bascula, cerrando la electroválvula 1A-(18) y abriendo la 1A-(17), que une las dos cámaras, quedando las dos a la misma presión (en depresión). En esta situación, el émbolo 1A-(12) empujado por el muelle 1A-(13) y el pistón 1A-(3), que a su vez es empujado por el muelle 1A-(5) y el líquido de freno 1A-(2), retroceden a la posición de reposo, desbloqueando al instante el freno del SAR.

Electro-servofreno por electroimán

El sistema consiste, principalmente, en un electroimán, Fig. 2B, que al aplicarle tensión 2B-(24) a su bobina 2B-(21) desplaza el núcleo 2B-(22), el cual se prolonga en un vástago 2B-(7) que directamente, o a través de una palanca, desplaza rápidamente el pistón 2B-(3) de la bomba de freno ocasionando el bloqueo inmediato del freno del "SAR".

Cuando se retira la tensión a la bobina, Fig. 2A, el pistón 2A-(3) retrocede empujado por la presión del líquido de frenos 2A-(2) y el muelle de retorno 2A-(5), colocando al núcleo del electroimán 2A-(22) en la posición de reposo, desbloqueando el freno del SAR.

El accionamiento de la bomba de freno por un brazo hidráulico es prácticamente igual que el accionamiento por electroimán.

Electro-servofreno por aire comprimido

En los vehículos, normalmente pesados, con instalación de aire comprimido se puede utilizar este para el accionamiento del freno. El sistema, para ello, es parecido al del electro-servofreno por depresión de la fig.1-A, con las diferencias siguientes: la entrada A-(16), de lo que era la cámara interior A-(10), ahora está abierta al exterior, la válvula A-(17), que antes era la toma de depresión de la cámara exterior; ahora es la entrada del aire comprimido; la válvula de retención de vacío A-(15), ahora, estará girada para mantener la sobrepresión; las electroválvulas, ahora, son accionadas al revés de como funcionaban en el electro-servofreno por depresión. Cuando el sistema está en reposo, la válvula A-(17) está cerrada y la válvula A-(18) abierta, por lo que el émbolo A-(12) se encuentra en reposo en el comienzo de su recorrido. Cuando el relé A-(19) conmuta las electroválvulas, cerrando la A-(18) y abriendo la A-(17), el émbolo es rápidamente empujado hacia adelante por el aire comprimido que entra en la cámara A-(11), empujando con el vástago A-(7) el bombín del freno. Al volver a conmutar las electroválvulas, el aire comprimido de la cámara A-(11) sale al exterior volviendo el émbolo y el bombín de freno a la posición de reposo, liberando el freno.

Sistemas de avance libre

Este es un sistema mecánico que se utiliza para unir el disco de freno del "SAR" con su eje. Este eje es de tracción de, al menos, una de las ruedas y el "Sistema de avance libre" debe permitir que, estando el freno del "SAR" accionado, el eje pueda girar algo en el sentido de avance.

A excepción de los sistemas que utilizan la lectura de "CD ROM" con láser para la "Detección del sentido del movimiento" todos los demás necesitan que, estando el freno del "SAR" actuando (bloqueado), el automóvil al iniciar la marcha pueda avanzar libremente sin ninguna resistencia por parte del SAR, lo suficiente para que el sistema detecte el movimiento hacia adelante y libere el freno del SAR.

"Sistema de avance libre" con disco flotante

En las figuras 3A, 3B, 3C, y 3D se representa el funcionamiento de esta técnica. El sistema consiste en sujetar el disco de freno del "SAR" 3A-(17) al soporte 3A-(9) de tal manera que el disco pueda girar libremente unos milímetros sobre el soporte. Para ello, los orificios de paso 3A-(28) de los tornillos de sujeción, en el disco, son elípticos. En ellos van encajados unos casquillos separadores 3A-(27) ligeramente más altos que el grosor del disco de freno y mantienen a este flotante entre el soporte 3A-(9) y la tapa de cierre 3A-(25). Por el interior de los casquillos separadores pasan los tornillos de sujeción 3A-(32) del soporte del freno y la tapa de cierre.

Cuando el disco no está frenado fig.3A, y 3C, mantiene una posición fija (línea A) con respecto al eje 3A-(7) y al soporte 3A-(9) a la que es forzado por unos muelles 3A-(21) que van colocados atravesando el disco de freno, Fig. 3-C y encajados en unos rebajes o cajas, que para ello disponen el soporte del disco 3C-(23) y la tapa de cierre del conjunto 3C-(24).

Cuando el vehículo, detenido en una pendiente, comienza el retroceso no controlado, este es reconocido por el detector del sentido de movimiento y por ello es accionado, automáticamente, el freno del SAR. Con el disco bloqueado el vehículo, por su propio peso, sigue retrocediendo fig.3B, y 3D, lo poco que le permite la holgura de la sujeción del disco 3B-(R) comprimiendo los muelles 3D-(21) de manera que el eje gira desde la línea 3B-(A), hasta la 3B-(B), retroceso que es inapreciable para el conductor.

Cuando el vehículo inicia la marcha, el eje 3B-(7), junto con las ruedas, puede girar sin ninguna dificultad el leve recorrido que permite la holgura 3B-(R), del disco de freno 3B-(17) con el soporte 3B-(9), que ahora está en el sentido de avance, de la posición (B), a la (A). Este pequeño movimiento, realizado hacia adelante, será suficiente para ser identificado por el "Detector del sentido del movimiento" lo que hará que el freno sea liberado fig.3A, y fig. 3C, permitiendo continuar el avance al vehículo.

Nota

Esta descripción permite compartir uno, o más, de los discos del automóvil con el sistema de freno convencional, a condición de equipar los discos utilizados con dobles pinzas o algún otro sistema, puesto que la frenada normal (hacia delante) no hay ninguna holgura por lo que no se altera en nada la respuesta del freno convencional y la leve holgura que presenta en la frenada hacia atrás es inapreciable.

Si se utiliza un disco independiente para el "SAR" los muelles forzarán al disco en sentido contrario al que se ha descrito de forma que la holgura, en situación de reposo, o de avance, quede por delante de los casquillos, de manera que al frenar el disco del "SAR", en retroceso, automáticamente bloquea el eje quedando la holgura en el sentido del avance del eje.

Si se utiliza un disco independiente para el "SAR" la holgura de la caja de los casquillos estará siempre en el lado que permite que el eje gire en el sentido de avance, y que lo bloquea sin holguras cuando, en situación de retroceso, es accionado el disco del freno.

"Sistema de avance libre" con trinquete

En las figuras 4-A y 4-B se representa un conjunto del sistema de "Detección del sentido del movimiento" con disco ranurado, y de freno que utiliza el "Sistema de avance libre" por trinquete. Este, permite que estando el disco de freno accionado el vehículo pueda avanzar libremente pero no retroceder.

La parte interior del trinquete, la que porta los garfios 4A-(11), va roscada en el eje de tracción 4-A(7) en el sentido de apriete que se ejerce cuando, estando frenado el disco, el eje gira con el retroceso del vehículo. Junto con esta parte del trinquete, y el eje, giran solidarios la rueda del vehículo y el disco ranurado 4-B(1). La parte exterior del trinquete 4-A(9), la que porta los dientes 4-A(10), es a la vez el soporte del disco de freno del "SAR" 4-A(17) y va sustentada por cojinetes 4-A(13). Cuando el freno del "SAR" no está actuando todo el conjunto gira en bloque porque el soporte del disco 4-A(9) se aprieta contra una junta tórica 4-A(15) encastrada en la arandela de tope 4-A(14) la cual gira junto al eje 4-A(7) y arrastra al soporte 4-A(9) para evitar el ruido característico que hacen los garfios del trinquete cuando giran en sentido contrario al que ejercen la oposición. En este sistema es interesante que el trinquete tenga el mayor número de dientes posible con el fin de que, cuando el freno se ha bloqueado, el retroceso del vehículo por causa del trinquete sea inapreciable.

Sistemas de "Detección del sentido del movimiento" y de paro

Es el elemento clave y diferenciador del sistema. Su cometido es reconocer cuando el vehículo avanza o retrocede y también cuando la velocidad es lo suficientemente baja como para considerar que el vehículo esta detenido.

Esta formado por tres partes diferenciadas:

- Una parte móvil que es un disco o cilindro, que gira solidario con el eje de la rueda del vehículo, que al girar proporciona una información que adecuadamente leída y procesada identifica el sentido de giro del eje y su velocidad relativa.

- Una parte fija, que anclada a una parte no móvil del vehículo, en la que están instalados los cabezales apropiados que, enfrentados al disco, leerán su información.

- Una parte electrónica que procesa la información leída por los cabezales y la suministra a la "UEC".

Sistema de lectura óptica por células fotoeléctricas y disco ranurado para la "Detección del sentido del movimiento" y de paro

Este sistema reconoce el sentido del movimiento del vehículo y si este está parado, analizando la información recogida por dos o más fotocélulas, cuya emisión y recepción fotoeléctrica es continuamente permitida, e interrumpida, por un disco ranurado que gira entre ellas y que es solidario con el giro de las ruedas.

En las figuras 4-A y 4-B se representa un ejemplo de realización practica de este sistema. Está formado por una parte mecánica móvil, una parte mecánica fija y los elementos electrónicos necesarios para producir y procesar la información.

La parte móvil está compuesta por el soporte del conjunto 4A-(9) en el que van instalados el disco de freno 4A-(17) y el disco ranurado 4A-(1) que, a la vez, es la tapa del conjunto. El soporte del conjunto está fijado a un eje 4A- (7) que junto con el disco ranurado son solidarios con el movimiento de las ruedas. El eje puede ser: el eje de salida de la caja de cambio de marchas; el árbol de la transmisión; el eje del piñón de ataque del diferencial; un semieje; el eje del piñón de salida del diferencial, tal como se describe en la Fig.9 (3); etc. El disco ranurado se llama así porque en la parte inmediata a su circunferencia va perforado con unas ranuras 4B-(33) que en su conjunto forman un circulo. Las ranuras son todas de la misma longitud y las separaciones entre ellas, también son de la misma longitud, por ejemplo; si las ranuras miden 3mm., los espacios entre ellas también serán de 3mm.

La parte mecánica fija va atornillada a algún lugar no móvil del vehículo que no ejerza ningún desplazamiento en ningún sentido, vertical, transversal u horizontal, con respecto al eje 4A-(7) de la parte móvil, por ejemplo: la caja de cambio de marchas; el cárter del diferencial; el soporte de la pinza de freno; etc. En ella van instaladas la pinza del freno 4A-(18) y uno o más juegos de fotocélulas. Cada juego está compuesto por dos fotocélulas 4A-(3-A), y 4A-(3-B). Cada fotocélula, a su vez, esta compuesta por un fotodiodo emisor 4A-(4) y un fototransistor receptor 4A-(5) enfrentados entre sí y cuya emisión y recepción fotoeléctrica es interrumpida y permitida, alternativamente por el disco ranurado 4A-(1). Las dos fotocélulas (A y B) están colocadas de tal forma con respecto al disco que cuando a una se le interponga una ranura, permitiendo su emisión y recepción, la otra todavía estará interrumpida por el disco (paso-2 de la fig.10) y cuando la primera sea interrumpida por el disco la segunda estará, todavía, enfrentada a la ranura (paso-4 de la fig. 10), esto ocasiona que siendo las señales de las dos fotocélulas iguales estén desfasadas. Esta secuencia será inversa si el giro del disco es en sentido contrario.

Interpretación y reconocimiento del sentido de giro, del disco de las ranuras

La secuencia lógica completa de un ciclo de lectura, que sirve para la interpretación del sentido del movimiento, se obtiene leyendo cada vez que en alguna de las dos fotocélulas cambia el estado del nivel de su salida la información (estados lógicos) que en ese momento tienen las salidas en las dos fotocélulas y almacenando las lecturas en unos registros de desplazamiento, primero el de la fotocélula (A) y luego el de la (B). Cuando el emisor y el receptor de una fotocélula están incomunicados por la interposición del disco su salida lógica a nivel binario es "0" y cuando se interpone una ranura, o lo que es lo mismo nada y por lo tanto se comunican, el nivel de salida es "1". En la fig.10 se muestra en cuatro secuencias las distintas posiciones de las fotocélulas con respecto al disco ranurado durante su giro. En la fig.11 se muestran las señales lógicas binarias ocasionadas por las cuatro secuencias en tres puntos del circuito electrónico: en 11-(P1) los niveles lógicos en la salida de la fotocélula 10-(A); en 11-(P2) los de la 10-(B); y en 11-(P3) la unión de ambas señales. El ciclo completo de la marcha hacia adelante, de (A)+(B), que ocasiona la señal mostrada en 11-(P3) es la siguiente: En 10-(paso-1) las dos fotocélulas se encuentran incomunicadas (cortadas) porque el disco ranurado se interpone entre ambas, por lo tanto la salida en (A) es "0" y en (B) también "0", por lo tanto "0,0". En 10-(paso-2) una de las ranuras se ha interpuesto entre la fotocélula (A) por lo que esta conduce mientras la (B) todavía no, las salidas lógicas son "1,0". En 0-(paso-3) la fotocélula (A) sigue conduciendo y la (B) también porque la ranura opuesta a la que se interpone entre (A) se coloca entre la fotocélula (B) ocasionando las salidas lógicas "1,1". En 10-(paso-4), y ultimo, el disco se vuelve a interponer entre la fotocélula (A) mientras que la (B) continua con la ranura de por medio, por lo que las salidas serán "0,1". En el siguiente paso la fotocélula (A) continuará con el disco de por medio y (B) también quedará cortada, con lo que las salidas son "0,0", posición del paso-1 y la secuencia se vuelve a repetir. La señal completa, escribiéndola de derecha a izquierda, según se produce y tal como se aplica al registro de desplazamiento ha sido "1,0,1,1,0,1,0,0", 11-(P3), que identifica el sentido de avance del vehículo.

Si el vehículo retrocede la señal que se producirá y mostrará en el registro de desplazamiento, 11-(P3 retroceso), será "0,0,0,1,1,1,1,0" que es totalmente diferente a la del avance 11-(P3 avance). Estas señales se aplican a un circuito electrónico que reconocerá, por medio de un sencillo comparador binario, de al menos tres bits, el sentido de giro del disco y por ello el sentido del movimiento del automóvil.

Circuito electrónico, por bloques, para el reconocimiento del movimiento

En la fig.12, (DR) es el disco ranurado, (Al) y (A2) son el fotodiodo emisor y el fototransistor receptor de la fotocélula (A), al igual que (B1) y (B2) lo son de la fotocélula (B). Los fotodiodos y los fototransistores trabajan en la misma longitud de onda, en la banda de infrarrojos. Los módulos 12-(3A) y 12-(3B) son los controles de las fotocélulas, estos, modulan con la frecuencia del oscilador 12-(9) la emisión del fotodiodo y se encargan de comprobar que la modulación de la señal recibida por el fototransistor es la misma que la aplicada, con el fin de conseguir una buena inmunidad contra cualquier falsa lectura, ocasionada por la luz ambiente u otras.

Las señales de salida de los módulos 12-(3A) y 12-(3-B), en nivel lógico binario, son pasadas al módulo 12-(4). Este módulo registra las dos señales procedentes de las fotocélulas (A), y (B). Cada vez que alguna de las señales de salida de 12-(A), o 12-(B), en la entrada del módulo 12-(4), cambia de estado lógico el módulo 12-(4), que es una memoria temporal de dos bits, pasa los niveles lógicos que tiene registrados, primero el de la fotocélula (A) y luego el de la (B), al módulo 12-(5) y registra los nuevos valores.

El módulo 12-(5) es un registro de desplazamiento de cuatro bits. En este registro, en todo momento, están presentes los estados binarios de las dos ultimas situaciones de cada fotocélula, en total cuatro registros leídos de derecha a izquierda, de manera (B,A,B,A). La información de los registros de desplazamiento 12-(5) es leída, permanentemente, por dos comparadores 12-(6) y 12-(7), uno detectará cuando la secuencia registrada corresponde al movimiento hacia adelante y el otro cuando lo es hacia atrás. El comparador de movimiento hacia delante 12-(6) mostrará un nivel lógico alto en su salida cuando el estado de los registros de desplazamiento de 12-(5) sean en algún momento: "1011" ó "1101" ó "0100" ó "0010", situaciones todas ellas que solo se pueden dar cuando el vehículo rueda hacia delante, 11-(P3 de avance). El comparador para detectar el retroceso 12-(7) establecerá su salida a nivel alto cuando encuentre en los registros alguna de las siguientes combinaciones: "0001" ó "0111" ó "1110" ó "1000", 11-(P3 de retroceso).

Las señales de salida de los comparadores se aplican a una báscula 12-(8) que situará su salida a nivel lógico bajo cuando la última señal recibida (a nivel alto) ha sido en su entrada correspondiente al comparador de avance; y situará la salida a nivel lógico alto si la última señal (de nivel alto) se ha recibido en su entrada correspondiente al comparador de retroceso. Cuando las dos entradas de la báscula están a nivel bajo en su salida no se producen cambios conservando el nivel del último realizado.

El módulo 12-(10) es el encargado de detectar cuando el vehículo se encuentra prácticamente parado. Para ello utiliza la información de la fotocélula (B) y la señal de reloj del oscilador 12-(9). Básicamente, el módulo 12-(10) está compuesto por un contador y un comparador. El contador cuenta los impulsos producidos por el oscilador durante los periodos en que la fotocélula conduce y se pone a cero cuando la fotocélula es interrumpida, deja de conducir. Cuanto mayor sea la velocidad del vehículo menor será el número de los impulsos contados y viceversa. La salida del contador es controlada por el comparador que ha partir de un número determinado de impulsos contados interpretará que el vehículo está parado o prácticamente parado, situando la salida del módulo 12-(10) a nivel alto.

La salida del módulo 12-(8) y la salida del módulo 12-(10) se aplican al módulo de salida 12-(11), que es una simple puerta AND. Cuando las dos señales aplicadas son de nivel alto es por causa de que el vehículo está prácticamente parado y que comienza a retroceder, la consecuencia es una señal a nivel alto en la salida 12-(S1). Esta señal es aplicada al módulo de control del accionamiento del freno del "SAR", en la "UEC" (Unidad electrónica de control).

Nota: En la realización practica, el disco ranurado (u otros) como el de la figura fig.4-A seria realizado con la pestaña de las ranuras en la tapa doblada hacia el interior y con las fotocélulas (u otros), también en el interior del conjunto fig. 4 -AB, con ello se evita que el sistema sea vulnerable por la suciedad.

Otros sistemas con el mismo principio de funcionamiento

En la explicación del sistema de "Detección del sentido del movimiento" se han empleado como captadores células fotoeléctricas pero también vale la explicación para la detección con otros, con las lógicas modificaciones, como por ejemplo:

Con dos cabezas láser, o una sola, por medio de un sistema de lentes se puede dividir el rayo láser en dos haces convenientemente situados, pudiéndose leer la información del desfase entre ambas señales al paso de una ranura entre el sistema óptico. Con este tipo de lectura las ranuras serian mucho menores que las utilizadas con las fotocélulas y por tanto más rápida la detección del movimiento.

Con captadores magnéticos, Fig.-13, con la diferencia que el disco en lugar de llevar ranuras tiene su borde dentado y las fotocélulas son sustituidas por los captadores magnéticos. Los núcleos de los captadores están enfrentados al borde del disco metálico, siendo alteradas, por inducción, las corrientes que circulan a través de sus bobinas al paso de los dientes. Estas corrientes, idénticas pero en desfase en la salida de los captadores, son convertidas en niveles lógicos, unos y ceros, para ser analizadas.

Con interruptores magnéticos, sustituyendo las ranuras por imanes y las fotocélulas por interruptores magnéticos.

Sistema de lectura óptica de "CD ROM" con láser para la "Detección del sentido del movimiento" y de paro.

Es la mejor y más precisa de las soluciones que se presentan para la "Detección del sentido del movimiento" y velocidad relativa del vehículo. Con este sistema la rapidez de actuación es increíble, el detector por láser activará el freno anti-retroceso cuando el vehículo retroceda, tan solo, pocos milímetros y lo desactivará al producirse otro movimiento semejante en el sentido de avance.

En las figuras 5-A y 5-B está representada una realización práctica con este sistema en una unidad estanca para evitar que el "CD ROM" o la cabeza de lectura láser se puedan ensuciar, lo que ocasionaría fallos. En su interior, en este ejemplo, porta el conjunto de freno y el de lectura por láser. Esta realización consta de tres partes diferenciadas: una parte mecánica fija, una parte mecánica móvil y la parte electrónica. La parte móvil está compuesta por el soporte del conjunto móvil 5A-(9) en el que van instalados el disco de freno 5A-(17) y el "CD ROM" 5A-(29). El soporte del conjunto va fijado en un eje 5A-(7) de transmisión de las ruedas, este puede ser el eje de salida de la caja de cambio de marchas, el árbol de la transmisión, el eje del piñón de ataque del diferencial, un semieje, el eje del piñón de salida del diferencial, tal como se describe en la Fig.9 (8), etc. La parte fija del sistema, formada por la caja estanca del conjunto 5A-(1), y 5A-(2), con la cabeza lectora láser 5A-(30), y la pinza del freno 5A-(18), estará fijada a una parte no móvil del vehículo, que no ejerza ningún desplazamiento en ningún sentido, vertical, horizontal o transversal, con respecto al eje 5A-(7), por ejemplo: la caja del cambio de marchas, el cárter del diferencial, el anclaje de los amortiguadores en las ruedas, etc.

Este sistema de lectura por láser es, en gran parte, similar al de un "CD ROM" domestico aunque en este caso es mucho más sencillo y de mayor fiabilidad por no utilizar piezas móviles, ni motores, ni servos, ni tos circuitos electrónicos necesarios para el control de estos elementos. El sistema es resistente a los saltos de pista, por golpes o vibraciones, por estar la cabeza del láser fija a la caja y el "CD ROM" fijo a su soporte y aunque esto sucediese no afectaría para nada al perfecto funcionamiento porque la información leída es siempre la misma en cualquier punto del disco. De hecho, al estar la cabeza fija, en cada vuelta del disco el haz del láser tiene, por fuerza, que cambiar de pista para volver a releer siempre el mismo tramo del disco.

Interpretación de la lectura del "CD ROM" por el láser

La información grabada en el disco, en la forma más simple, es una secuencia formada por tres pits que se repite de manera continua ocupando toda la zona de lectura del disco, de esta manera, no se necesita de ningún ajuste critico de la situación de la cabeza láser con respecto al radio del disco. Los tres pits que forman la secuencia se diferencian en su longitud, si el primero, por ejemplo, mide 0,8 \mum, el segundo medirá 1,6 \mum, y el tercero 3,2 \mum, de manera que el segundo es el doble de largo que el primero y el tercero el doble que el segundo, estando separados entre ellos y entre la próxima secuencia por espacios de 0,8 \mum, lo que en este caso da una longitud a cada secuencia de 8 \mum, o lo que es lo mismo, 125 secuencias completas grabadas en cada milímetro de pista de lectura. Cada una de las secuencias identifica el sentido del giro del disco, por esta razón cualquier movimiento milimétrico del eje, ocasionará la "Detección del sentido del movimiento" del automóvil, motivo por lo que con este sistema no hace falta dotar al vehículo del sistema mecánico de "avance libre".

Si a cada pit leído se le asigna una cifra, según el valor de su longitud y formamos una cadena compuesta por las cifras de los valores de los pits según se leen, tendremos como resultado que se producen dos cadenas distintas, según sea el sentido de giro del disco, por ejemplo: si en un sentido de giro se lee la cadena como "20,40,80,20,40,80,..." y el vehículo retrocede, señal de la fig.14 (A), en el otro sentido se leerá como "80,40,20,80,40,20,...", señal de la fig.14 (B), indicando que avanza.

Además del sentido del movimiento, avance o retroceso, el sistema electrónico tiene que detectar el momento en que el vehículo está parado o prácticamente parado. De esto se encarga el módulo detector de parada 15-(7). Esto es necesario para que la aplicación del freno del "SAR" solo pueda hacerse estando el vehículo prácticamente parado, evitando que pueda entrar en funcionamiento de manera brusca en algún caso, como por ejemplo: al quitar la marcha atrás, estando retrocediendo el vehículo, sin antes haberlo detenido totalmente.

Funcionamiento electrónico por bloques del sistema láser

El sistema de lectura óptico por láser, que aquí se propone, funciona mediante la técnica de muestreo que consiste, básicamente, en convertir los pits leídos por la cabeza en cifras binarias registrándolas, temporalmente en el orden recibido, en grupos de tres para poder compararlas, buscando la relación que delata el sentido del giro.

La cabeza de lectura láser fig.15 (1), se halla ubicada y sujeta en la parte fija del interior de la caja estanca, lo mismo que el "CD ROM" (CD) aunque este esta sujeto a la parte móvil. En el módulo 15-(2) se encuentran los circuitos electrónicos necesarios para el control de lectura de la cabeza, tales como: circuito de enfoque, detector de superficie reflectante, detector de salto de pista, circuito de salida de la señal a nivel lógico binario, etc. Este módulo 15-(2) puede ir situado indistintamente en el interior de la caja estanca junto a la cabeza láser o en la "UEC".

Para el control de lectura se utiliza un oscilador local 15-(3) con una frecuencia fija que puede ser de 44,1 Khz, típica en estos sistemas. Este oscilador también se utiliza para medir la longitud de los pulsos leídos por la cabeza y con ello sustituir la señal de onda cuadrada leída por valores binarios, presentes en la salida del módulo 15-(2), que permitirán conocer en todo momento el sentido de giro del disco. Para ello se utilizan tres contadores 15-(C1, C2, C3). A la entrada del primero se le aplica la frecuencia de reloj integra, al segundo la frecuencia de reloj dividida por dos, a través del divisor 15-(D1) y al tercero la frecuencia de reloj dividida por cuatro, a través del divisor 15-(D2).

Las señales procedentes de la lectura del disco se aplican simultáneamente a las puertas de control de los tres contadores, de manera que mientras dura cada pulsación, correspondiente a los pits leídos, los contadores cuentan el número de las oscilaciones que les llegan directamente o a través de los divisores, del oscilador local. Cuando la señal de control cesa, en cada espacio leído entre pit y pit, el número de las pulsaciones contadas por cada uno de los contadores, en código binario, son pasadas y almacenadas, temporalmente, a unos registros de desplazamiento 15-(R 1-1, R 2-1, R 3-1) y los contadores puestos a cero. La siguiente señal de control ocasionará, al ser almacenado los nuevos valores, el desplazamiento de la información en los registros, por ejemplo: el valor guardado en el registro 15-(R 1-1) pasa al 15-(R 1-2), mientras la nueva lectura ocupa el 15-(R 1-1). El almacenamiento del valor de la siguiente lectura, volverá a ocasionar el desplazamiento de los registros, pasando la información que había en 15-(R 1-2) a 15-(R 1-3), la que estaba en 15-(R 1-1) a 15-(R 1-2) y el nuevo valor a 15-(R 1-1), ocurriendo lo mismo en el resto de los registros. De esta manera tenemos en todo momento registrados los "valores" de los últimos tres pits, leídos por la cabeza láser y los valores de estos, los valores divididos por dos, y divididos por cuatro. Estos valores, memorizados temporalmente, en los registros de desplazamiento, son analizados en todo momento por dos comparadores 15-(4) y 15-(5), uno reconocerá las secuencias que indican el sentido de retroceso y el otro las de avance.

Los valores de los registros de desplazamiento son analizados del siguiente modo: El comparador de avance 15-(5) compara el valor del primer pit, de los últimos tres leídos, almacenado en 15-(R 1-3), con el valor del segundo pit divido por dos y almacenado en 15-(R 2-2), y con el valor del tercer pit divido por cuatro y almacenado en 15-(R 3-1). El comparador de retroceso, compara el valor del primer pit dividido por cuatro y almacenado en 15-(R 3-3), con el valor del segundo pit dividido por dos y almacenado en 15-(R 2-2), y el valor del tercer pit almacenado en 15-(R 1-1). Sin importar la velocidad de giro del "CD ROM" y por tanto los valores binarios almacenados en los registros, las tres cifras binarias que son aplicadas al comparador de retroceso, cuando el vehículo retrocede, o al de avance cuando sea su caso, son iguales. Por ejemplo: si los últimos tres pit leídos, en el punto 15-(P1) tienen los valores, según se producen y registran de derecha a izquierda, de "20,40,80", fig.14 (A), los valores que serán mostrados en los registros de desplazamiento de la fig.15 serán: "20" en (R 1-1), "40" en (R 1-2), y "80" en (R 1-3); "10" en (R 2-1), y "20" en (R 2-2); "5" en (R 3-1), "10" en (R 3-2), y "20" en (R 3-3). En este caso al comparador de retroceso 15-(4) le llegan los valores para comparar de "20,20,20" correspondientes a 15-(R 1-1, R 2-2, y R 3-3), mientras que al comparador de avance 15-(5) le llegan los valores de "5,20,80", correspondientes a 15-(R 3-1, R 2-2, y R 1-3), por lo tanto, se ha detectado el movimiento de retroceso y el comparador 15-(4) establecerá una señal de nivel alto en su salida, mientras la salida del comparador de avance (5) permanecerá a nivel bajo. Si el "CD ROM" girase a la misma velocidad en sentido contrario, los valores en 15-(P1) de los últimos tres pits serian de "80,40,20" fig.14 (B) y el comparador de avance 15-(5), sería, siguiendo el anterior desarrollo, el que mostrase su salida a nivel alto.

Puede que el total de los impulsos contados no sea un número par, con lo cual no es divisible por dos, provocando que después de realizadas las divisiones, los resultados entregados a los comparadores fuesen diferentes y, por ello, no detectado el sentido del movimiento. Para evitar este problema, a las cifras binarias en las salidas de los contadores se les recortan los tres primeros bits menos significativos, dando a todas las cifras a comparar un margen de error de siete unidades, dentro del cual será detectada la igualdad.

Las señales de salida de los dos comparadores se aplican al módulo 15-(6). Este módulo es una báscula lógica que mostraré su salida a nivel lógico "bajo", cuando reciba una señal de nivel alto del comparador de avance 15-(5), y mostraré una señal de salida de nivel "alto" (detección del retroceso), cuando reciba una señal de nivel alto, del comparador de retroceso 15-(4). En los periodos en que las dos señales de entrada en 15-(6) son de nivel bajo la señal de salida, hacia el módulo (8), se mantiene sin cambios, en el nivel lógico binario del último sentido de marcha detectado.

Cada vez que en alguna de las entradas del módulo 15-(6) se recibe una señal de nivel alto, este, envía un pulso al módulo 15-(7), detector de parada. Este pulso pone a cero un contador que, permanentemente, cuenta el número de pulsaciones emitidas por el oscilador local. La salida de este contador, en todo momento, es controlada por un comparador, que a partir de una determinada cifra de oscilaciones contadas, reconoce que el tiempo entre señal y señal, procedente del módulo (6), es lo suficiente elevado que permite determinar que el vehículo está parado, o casi parado, generando en su salida un nivel alto.

Las señales de salida del módulo 15-(6) y del módulo 15-(7) se aplican al módulo de salida 15-(8), que es una puerta lógica AND. Cuando cualquiera de las señales aplicadas es de nivel lógico bajo (por que el vehículo tiene cierta velocidad, o por que avanza) la señal de salida en 15-(S1) será también de nivel bajo. Cuando las dos señales aplicadas a la puerta son de nivel alto (es por causa de que el vehículo está prácticamente parado y que comienza a retroceder) la consecuencia es una señal a nivel alto en la salida 15-(S1) que es aplicada al módulo de control del freno de la "UEC".

Nota: En las figuras 5-A y 5-B se ha representado el disco de freno como flotante, con una ligera holgura 5B-(28) para hacer más comprensible el ligero movimiento, en el sentido de avance, que el eje 5B-(7) junto con el "CD ROM" debe de poder realizar al comenzar a avanzar, estando el disco del "SAR" frenado, para que pueda ser detectado el movimiento. En la practica esto no será necesario, el disco puede ir perfectamente fijo al soporte, porque la más ligera intención de giro del eje hacia adelante, que será inevitable aún estando el disco del "SAR" frenado al comenzar la marcha, será detectado y por ello liberado el freno.

Esta realización además de no utilizar el sistema de "Detección del sentido del movimiento" se puede "simplificar", aun más, utilizando como freno del sistema algún o algunos de los propios del vehículo, con la única modificación, para poder ser utilizados conjuntamente, de ser accionados por una pinza con pistón de doble circuito hidráulico, como se ilustra en la Fig.8, o con doble pinza de freno.

Sistema de lectura óptica de código de barras con láser para la "Detección del sentido del movimiento" y de paro

Prácticamente, todo lo anteriormente explicado para la lectura de "CD ROM" con láser es valido para otro sistema de "Detección del sentido del movimiento" y parada, que en lugar del "CD ROM" utiliza un disco de aluminio pulido, u otra superficie reflectante de la luz, en el que van serigrafiadas unas barras (líneas), de distintas anchuras (como en el caso de los pits grabados en el "CD ROM", guardando las lógicas proporciones) en negro mate y de forma radial. También, las líneas pueden ir, de la misma manera, de forma longitudinal sobre la superficie cilíndrica de un eje. La principal aplicación de este sistema de lectura de código de barras es; que gracias a que la cabeza láser puede estar emplazada a considerable distancia del disco, o cilindro de lectura, se puede utilizar, por ejemplo; el borde interior de una de las llantas, o el árbol de transmisión, como portadores del código de barras, simplificando aún más el montaje. En este caso en lugar de la caja que protege de la suciedad, bastara con una escobilla permanentemente situada sobre la superficie de lectura.

Sistema mecánico de Detección del sentido del movimiento

En la fig.6 se representa un sistema mecánico cuya principal característica es que con un simple conmutador establecerá su salida con un nivel negativo cuando avanza el vehículo, y con un nivel positivo cuando retrocede.

El sistema consta de una parte móvil que va fijada a un eje 6-(7) solidario con el movimiento de las ruedas y otra fija 6-(39), en la que va situado el conmutador 6-(40), que va sujeta a una parte fija del vehículo que no ejerce ningún desplazamiento en sentido horizontal, vertical o transversal, con respecto al eje móvil.

La parte móvil se compone del soporte del conjunto 6A-(9), que va roscado en el eje 6A-(7) y los elementos en él instalados. Sobre el soporte va asentado un rodamiento 6A-(13), una tapa del conjunto 6A-(25) que encierra al rodamiento y que está fijada al soporte por medio de un resalte de este 6A-(35) que encaja en una muesca de la tapa. Sobre el rodamiento y dentro de la caja formada por el soporte del conjunto móvil y la tapa va instalado un disco 6A-(42), que queda libre con respecto al giro del conjunto móvil. El conjunto queda apretado y asegurado al eje por la tuerca autoblocante 6A-(16). El soporte del conjunto y la tapa van provistos de unas zapatas 6A-(36) que por medio de unos muelles 6A- (37) presionan ligeramente el disco 6A- (42), de manera que la intención del disco es la de girar en el mismo sentido que el conjunto. El disco 6A-(42) está provisto de un par de topes 6A-(41) que obligan al disco, al incidir sobre el soporte del conmutador 6A-(39), a quedarse inmóvil mientras que el resto del conjunto móvil sigue girando sin recibir, apenas, resistencia por parte del rozamiento de las zapatas sobre el disco.

Cuando el vehículo circula hacia adelante, el tope izquierdo incide sobre el soporte 6B-(39), quedando el conmutador 6B-(40) en posición de reposo y su salida conectada al polo negativo, nivel lógico de salida "bajo". Cuando el vehículo retrocede, Fig.- 6-C, el tope derecho incide sobre el soporte y presiona la palanca de accionamiento del conmutador, ocasionando su basculamiento, situando la salida a nivel positivo, nivel lógico "alto". La señal de salida del conmutador se aplica, una vez conformada a los niveles de tensión requeridos, al módulo de control de accionamiento del freno del "SAR", en la "Unidad electrónica de control".

Con este sencillo sistema no es posible, sin algún otro elemento, como por ejemplo interruptores magnéticos, detectar el momento en el que el vehículo esta prácticamente parado, por lo que el freno del "SAR" se bloqueará siempre que: el conmutador de una tensión de salida positiva; ningún freno esté accionado; y la marcha atrás no esté engranada. Este sistema de detección requiere que el disco de freno del "SAR" vaya instalado con uno de los Sistema de avance libre de los descritos anteriormente para que, estando el disco bloqueado, permita al vehículo avanzar lo suficiente para que el tope 6C-(41) deje de presionar el mando del conmutador, el cual, basculará mandando a la "UEC" la señal que ocasiona la liberación del freno del "SAR".

Unidad electrónica de control (UEC)

La "UEC" es la centralita electrónica que se encarga de gestionar las señales procedentes de los elementos que suministran las distintas informaciones sobre la situación del vehículo, y de hacer actuar los dispositivos de accionamiento del freno anti-retroceso, y los de aviso y señalización. Las señales de entrada proceden de los siguientes elementos fig.7 y fig.8: Detector del sentido del movimiento 7-(2); interruptor del "SAR" 7-(5); interruptor del freno de pie 7-(9); interruptor del freno de mano 7-(17); interruptor de la marcha atrás 7-(8); y llave de contacto 7-(4). Las señales de salida son: para controlar el servofreno eléctrico 7-(3); la luz de freno trasera 7-(13); el avisador acústico interior 7-(10); el piloto del sistema 7-(6); y el piloto del freno de mano 7-(7), estos últimos en el panel de instrumentos del vehículo.

Funcionamiento por bloques de la Unidad electrónica de control

La alimentación a la "UEC" la llega directamente de la batería a través del interruptor del sistema fig.16 (E5). Esta tensión es aplicada en primer lugar al módulo estabilizador y protector de sobretensiones 16-(2). A continuación, se alimenta el módulo 16-(3), que es un relé temporizado para la desconexión, y a través de este se alimenta al resto de la unidad, excepto al módulo 16-(9) que controla el piloto señalizador de funcionamiento.

El relé temporizado del módulo 16-(3) está controlado por la tensión aplicada por la llave de contacto 16-(E4). Al aplicar la tensión de contacto el relé se cierra alimentando al resto de los circuitos de la unidad, pero cuando la tensión de la llave de contacto se retira, el relé sigue alimentando la "UEC" durante el tiempo establecido por el temporizador del módulo. Esta alimentación temporizada es la que permite mantener frenado al vehículo, mientras se emite las alarmas de aviso en el interior del vehículo, en el caso de que se retire la llave de contacto 16-(E-4) con el freno del "SAR" actuando (frenado), lo que indicaría que se abandona el vehículo en una pendiente, sin el freno de mano aplicado, ni una marcha introducida. Transcurrido el tiempo temporizado el sistema se desconecta. Cuando el "SAR" está desconectado no realiza ningún consumo de corriente.

Nota: En el caso de dejar el vehículo en la situación anterior, aunque el "SAR" se desconecta y cesan las alarmas al acabar el tiempo prefijado en el temporizador, el freno no se libera, si utiliza un servofreno de presión o de depresión, porque las electroválvulas al quedarse sin tensión se cierran manteniendo las presiones interiores y, por tanto, el servofreno accionado.

El módulo (1) "DSM", es cualquiera de los circuitos electrónicos de "Detección del sentido del movimiento" y de parada, que anteriormente se han descrito. Para la explicación del funcionamiento de los circuitos electrónicos, se entiende que la salida del "DSM" mostrará un nivel lógico alto cuando se detecta que el vehículo está prácticamente parado, comenzando a retroceder.

El módulo 16-(4) es el circuito lógico que activa o desactiva el freno del SAR, según las informaciones que recibe de los distintos elementos que forman parte del sistema. Las informaciones procedentes de los interruptores del freno de mano, el de pie, y la marcha atrás, consisten en tensiones positivas cuando están actuando y cero voltios cuando no actúan, estas tensiones, previamente conformadas como señales aptas para circuitos lógicos, son invertidas por 16-(IN1, IN2 y P4) antes de ser aplicadas junto con la señal del módulo 16-(1), "DSM", a las entradas de una puerta lógica AND, 16-(P1). Cuando cualquiera de las entradas de la puerta está a nivel lógico negativo, también estará su salida a nivel negativo. Cuando todas las entradas de la puerta (PI) están a nivel alto, es por que se da la circunstancia de que el "DSM" ha detectado que el vehículo comienza a retroceder y el freno de pie, el de mano y la marcha atrás, no están actuando y por ello establecerá su salida a nivel lógico alto. La salida de (PI) a nivel alto es la señal que hace que: el relé 16-(5) alimente convenientemente el electro-servofreno, 16(E,3) para su accionamiento; que el módulo 16-(6) accione la luz de freno trasera; y que a través del módulo 16-(10) se encienda a media intensidad el piloto del sistema, en el interior del vehículo.

El módulo 16-(6) se encarga del control de la luz de freno produciendo dos señalizaciones diferentes:

Una, encenderá las luces de freno a toda, o media intensidad, empleando para ello una salida transistorizada regulada en tensión.

La otra posible, producirá la fluctuación de la luz de freno (únicamente la central trasera), de manera que la luz aumenta su intensidad progresivamente hasta su máximo brillo, para volver a disminuir su intensidad de la misma manera, al mínimo, repitiendo el ciclo indefinidamente mientras el "SAR" esté actuando. Para ello utiliza un oscilador de onda sinusoidal, de muy baja frecuencia, que controla una salida transistorizada de potencia, que a su vez controla la luz de freno.

El módulo 16-(7) es la parte del circuito encargado de activar la alarma en el interior del vehículo cuando se retira fa llave del contacto (se supone que se abandona el vehículo) estando actuando el "SAR" y, por lo tanto, estacionado en pendiente, sin el freno de mano puesto, ni la marcha atrás introducida. Para ello se utiliza una puerta lógica AND 16-(P2) de dos entradas, a una de ellas se aplica la salida de 16-(P 1) y a la otra, la tensión de contacto previamente invertida por el inversor 16-(IN4), con ello se consigue que cuando la tensión de contacto se retira, a la puerta le llegue una señal de nivel alto. Cuando las dos entradas de 16-(P2) están a nivel alto, es porque el "SAR" está actuando y se ha retirado el contacto del vehículo, momento en que su salida, la de la puerta 16-(P2), se establecerá a nivel alto aplicándola al módulo 16-(8) que activará las alarmas de aviso, en el interior del vehículo, por el tiempo establecido, en el temporizador 16-(3).

En la fig.16 no se ha representado, para no dificultar el entendimiento del esquema, el conjunto de puertas lógicas y circuito necesario que ocasionan que cuando es introducida la marcha atrás, estando actuando el freno del SAR, se accione el módulo 16-(8) que produce las señales de alarma óptica, y acústica, en el interior del vehículo, a la vez que mantiene el freno del "SAR" bloqueado hasta que se tome el control presionando ligeramente el freno de pie, o el de mano. Este circuito se representa a parte en la fig.17 y su funcionamiento es el siguiente: Cuando en la salida de 17-(P1) el nivel de señal es alto, porque el "SAR" está actuando (frenado), a la entrada de la puerta NAND 17-(P4), a través del inversor 17-(IN3), se le aplica una señal de nivel bajo, por lo que en la salida de 17-(P4), forzosamente, mantendrá un nivel alto, aunque la entrada de 16-(P4), procedente de la palanca de cambio, varíe de nivel lógico a causa de introducir la marcha atrás, evitando que esta acción desbloquee el freno. Por otro lado, cuando el "SAR" está actuando (frenado), y se introduce la marcha atrás, las dos entradas de la puerta AND 17-(P5), estarán a nivel alto y por lo tanto su salida también. Esta señal se aplica al módulo 17-(8) que activará las alarmas de aviso en el interior del vehículo. Cuando el "SAR" no actúa, (desfrenado), o cuando se acciona algún freno, la salida en 17-(P1) está a nivel bajo, por lo que la entrada de 17-(P4), después del inversor 17-(IN3), estará a nivel alto, actuando 17-(P4) como un simple inversor para la señal procedente de la palanca de cambio, que mantendrá su salida, entrada de 17-(P1), a nivel alto mientras no sea introducida la marcha atrás, por otra parte, en esta situación, la entrada de 17-(P5) procedente de 17-(P1) estará a nivel bajo y su salida también, por lo cual no suena la alarma interior.

El módulo 17-(8) es un simple intermitente electrónico que alimenta al avisador acústico, en el interior del vehículo, y a través del diodo I6-(D3) al piloto del freno de mano, en el panel de control, cuando alguna de sus dos entradas se sitúa a nivel lógico alto. Una de las entradas está controlada por la puerta 17-(P2), que aplica una señal de nivel lógico alto cuando se retira el contacto estando frenado el SAR. La otra entrada está controlada por la puerta 17-(P5) que aplica el nivel lógico alto cuando se introduce la marcha atrás, estando frenado el SAR.

El módulo 16-(9) se encarga de encender el piloto de aviso del sistema, 16-(E6), en el panel de instrumentos cuando se acciona la llave de contacto y el interruptor del "SAR", 16-(E5), está desconectado. Para ello utiliza una puerta lógica AND de dos entradas 16-(P3). A una de ellas se aplica la tensión de la llave de contacto y a la otra la tensión, previamente invertida por 16-(IN5), procedente del interruptor del sistema. Cuando el interruptor del sistema está desconectado, con la llave de contacto puesta, las dos entradas de la puerta 16-(P3) están a nivel alto, por lo tanto la salida de la puerta 16-(P3) también es a nivel alto. Esta señal, a través de un transistor de potencia, se utiliza para encender el piloto 16-(E6). Lógicamente este módulo 16-(9) estará alimentado a través de la tensión del contacto del automóvil, porque tiene que señalar, precisamente, la falta de tensión en la UEC.

El módulo 16-(10) se encarga de señalar en el piloto del sistema 16-(E6), iluminado a media intensidad, cuando el freno del "SAR" está actuando, bloqueando el freno. Para ello dispone de un transistor de salida, regulado en tensión por la señal de 16-(P1), que alimenta el piloto.

El diodo 16-(D1) permite que se encienda el piloto indicador del freno de mano, al actuar sobre este, y evita que la señal de la salida del módulo 16-(8) actúe sobre el inversor 16-(IN2).

El diodo (D2) permite que se enciendan las luces de freno, cuando se pisa el pedal del freno, y evita que la señal de la salida del módulo 16-(6) actúe sobre el inversor 16-(IN1)

El diodo (D3) evita que el avisador acústico 16-(E10) suene cada vez que se actúa sobre el freno de mano.

Nota final

Los dibujos de las partes mecánicas y la representación de los circuitos electrónicos, están realizados de forma esquemática, suficiente para la comprensión del problema técnico y la solución que se plantea, de manera que un experto en la materia, a partir de ellos, pueda realizarlo.

Claims (18)

1. Sistema anti-retroceso para vehículos que reconoce el momento en que el vehículo comienza a retroceder de forma involuntaria, o indebida, deteniéndolo automáticamente y manteniéndolo frenado sin intervención, ni distracción, del conductor (aún en el caso de que el vehículo este en posición de punto muerto y sin el freno de mano, o de pie, accionado) hasta el momento en que se decida continuar la marcha hacia adelante, lo cual permitirá sin ningún impedimento. Caracterizado porque utiliza: un interruptor que permite la activación o desactivación del sistema; un "Detector del sentido del movimiento" que reconoce el avance o el retroceso y la velocidad relativa del vehículo; captadores eléctricos de la posición del freno de mano, del pedal de freno y de la marcha atrás; una "Unidad electrónica de control" que procesa las señales de los elementos anteriores y en función de ellas genera las señales de aviso sonoras, y visuales, y gobierna la actuación del freno del sistema; un freno del sistema, de accionamiento mediante una tensión eléctrica, que permite mantener el vehículo detenido y es independiente del sistema de freno convencional del automóvil, al cual ni sustituye ni afecta; un "Sistema de avance libre" dispositivo mecánico que permite que el vehículo, estando retenido por el sistema, pueda reiniciar la marcha hacia delante sin impedimento.

2. Sistema anti-retroceso para vehículos según la primera reivindicación caracterizado por ejecutar diversas actuaciones y avisos, según las distintas situaciones en las que se pueda encontrar el vehículo, de la siguiente manera:

(A) - Cuando la llave de contacto no esta accionada el sistema no actúa. (Cuando el sistema no está accionado se entiende que el vehículo está en idéntica situación que si no estuviera equipado con el sistema anti-retroceso).

(B)- Cuando la llave de contacto está accionada y el interruptor del sistema anti-retroceso no lo está, el sistema no actúa y avisa de ello encendiendo el piloto del sistema en el panel de instrumentos.

(C) - Con el contacto y el interruptor accionados el sistema funciona normalmente y el piloto del sistema permanece apagado.

(D) - Cuando el sistema anti-retroceso está actuando, reteniendo frenado el vehículo en una pendiente, lo avisa al conductor encendiendo tenuemente el piloto del sistema.

(E) - Cuando el vehículo detiene su marcha y comienza a retroceder, sin que se accione el freno de pie, el de mano, o se haya introducido la marcha atrás, el sistema anti-retroceso (estando conectado) detendrá el vehículo inmediatamente.

(F) - Cuando el vehículo está frenado por el sistema anti-retroceso y se acciona el freno de mano, el de pie, o se introduce la marcha atrás, el sistema interpretará que el conductor toma el control y desbloqueará el freno del sistema anti-retroceso automáticamente.

(G) - Cuando el vehículo retrocede con el freno de mano o el de pie, accionados ligeramente o con la marcha atrás introducida, el sistema anti-retroceso no se activa, porque interpretará que es una situación controlada.

(H) - Cuando el vehículo retrocede a velocidad relativamente alta, por ejemplo: con el freno ligeramente presionado o haciendo marcha atrás, el sistema anti-retroceso no actuará, por seguridad, aunque se suelte el freno o se quite la marcha atrás, hasta que el vehículo está prácticamente parado.

(I) - Cuando en el vehículo, retenido en una pendiente por el sistema anti-retroceso, se intenta introducir la marcha atrás el freno del sistema anti-retroceso no se desbloqueará (para evitar que el vehículo retroceda bruscamente) hasta que el conductor tome el control actuando sobre algún freno, mientras tanto el sistema alertará en el interior del vehículo encendiendo el piloto del freno de mano o el del sistema y accionando el avisador acústico del sistema, ambos de forma intermitente.

(J) - Cuando se retira la llave de contacto con el vehículo estacionado en pendiente sin la marcha atrás introducida, ni el freno de mano accionado, de manera que el freno del sistema anti-retroceso está reteniendo al vehículo, el sistema avisará del peligro de abandonar el vehículo en esa situación, encendiendo el piloto del freno de mano o el del sistema y haciendo sonar el avisador acústico, ambos de forma intermitente, hasta que el freno de mano sea accionado o la marcha atrás introducida. De no actuar el conductor, el sistema mantendrá la alarma durante un tiempo prefijado, una vez transcurrido la alarma cesará y dejará de actuar el sistema anti-retroceso.

(K) - Cuando en una pendiente el sistema anti-retroceso mantiene frenado el vehículo puede avisar de esta particular situación de frenado a los vehículos que le siguen encendiendo tenuemente las luces de freno, o haciendo fluctuar la luz de freno central trasera de apagada a encendida a su máxima intensidad y viceversa. Esta función de aviso es opcional y en ningún caso afectaría al accionamiento normal de la luz de freno del vehículo.

(L) - Cuando el vehículo, retenido en pendiente por el freno anti-retroceso, reinicia su marcha hacia adelante el sistema no opondrá ninguna resistencia y desbloqueará el freno anti-retroceso automáticamente.

3. Sistema anti-retroceso para vehículos según la primera reivindicación caracterizado por disponer de una "Unidad de control electrónico" que gobierna la actuación del sistema y que es independiente de cualquier otro sistema electrónico del automóvil. Analiza las señales que recibe procedentes de: el interruptor del sistema, la llave de contacto, el "Detector del sentido del movimiento", y los captadores eléctricos de la posición del freno de pie, del freno de mano, y de la marcha atrás, realizando en consecuencia el conjunto de actuaciones descritas en la segunda reivindicación controlando: el freno del sistema, los pilotos y el avisador acústico del sistema en el interior del vehículo, y las luces de freno en el exterior.

4. Sistema anti-retroceso para vehículos según la primera reivindicación caracterizado por utilizar un "Detector del sentido del movimiento" cuya función es determinar si el vehículo avanza, retrocede, esta parado, o circula a velocidad relativamente alta, y en función de ello autoriza, o desautoriza, a la "Unidad electrónica de control" a activar el freno del sistema. El "Detector del sentido del movimiento" está compuesto por tres partes diferenciadas:

- Una parte móvil, que irá acoplada a un eje del vehículo solidario con el giro de las ruedas, como por ejemplo al eje del piñón de ataque del diferencial. Esta parte móvil es un disco, o rodillo, con unas determinadas formas, señales, o elementos, que al rotar generan una información que recogida con el sistema de lectura apropiado, y adecuadamente procesada, permite precisar el sentido de giro y su velocidad relativa y por ello la de las ruedas del vehículo.

- Una parte fija que, sujeta a un elemento no móvil del vehículo como por ejemplo el cárter del diferencial, incorpora el lector o lectores apropiados que enfrentados al disco o rodillo, de la parte móvil, recogen la información que este último genera.

- Una parte electrónica, que mediante los circuitos lógicos necesarios interpreta la información recibida por los lectores estableciendo su salida a nivel lógico alto, o bajo, según la tendencia del vehículo a avanzar o retroceder. Esta señal se aplica a una entrada de la "Unidad electrónica de control" actuando de manera que: cuando se detecta que el vehículo está prácticamente parado, o comenzando a retroceder, la señal autoriza a la "Unidad electrónica de control" a activar el freno del sistema; y cuando se detecta que el vehículo avanza, o retrocede a velocidad relativamente alta, la señal aplicada será de nivel lógico opuesto, desautorizando la activación del freno, u obligando a desactivarlo en el caso de que lo estuviera. Esta parte puede ir instalada, indiferentemente, dentro de la caja, normalmente estanca, que alberga el conjunto de la parte fija y la parte móvil, o en la caja de la "Unidad electrónica de control".

5. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado porque utiliza para el "Detector del sentido del movimiento" un sistema de lectura láser de un disco CD ROM (memoria en disco compacto de solo lectura), en el cual la información grabada en el consiste en una única secuencia de varios pits, que se repite constantemente y porque la lectura es realizada por una cabeza láser que esta fija y por lo tanto no ejerce ningún desplazamiento horizontal o vertical con respecto al disco.

6. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado por utilizar para la "Detección del sentido del movimiento" un sistema de lectura de código de barras en el cual la información puede ir impresa de forma radial sobre un disco, o de forma longitudinal sobre la superficie de un cilindro (eje). La información consiste en una única secuencia de varias barras (líneas) de distinta anchura, que se repite constantemente y porque la lectura es realizada por una cabeza láser que esta fija.

7. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado por utilizar como parte móvil del "Detector del sentido del movimiento" un disco perforado con unas ranuras que forman un circulo, preferentemente, en la parte más exterior del disco. Estas ranuras son todas iguales y tienen la misma longitud que la distancia que las separa. De la lectura de este disco se ocupan dos conjuntos de fotocélulas situadas en la parte fija. Cada conjunto está formado por un fotodiodo emisor y un fototransistor receptor que están enfrentados y cuya emisión, recepción, es permitida o anulada por el paso por las ranuras y el disco que está interpuesto y gira entre ambos. Característica importante es que la posición de los dos conjuntos de fotocélulas con respecto al paso de las ranuras del disco frente a ellos es con un ligero avance de uno sobre el otro, lo que ocasiona que las señales de salida de ambos conjuntos sean iguales pero desfasadas. Estas señales son conformadas en niveles lógicos para su interpretación.

8. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado porque el "Sistema de detección del movimiento" mediante lectura del un disco ranurado puede realizarse mediante dos cabezas láser, o una sola, dividiendo por medio de un sistema de lentes el rayo láser en dos haces, pudiéndose leer la información del desfase entre ambas señales al paso de una ranura entre el sistema óptico.

9. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado por utilizar para el "Sistema de detección del sentido del movimiento" un disco metálico con el borde dentado. Para su lectura emplea dos captadores magnéticos cuyos núcleos están enfrentados al borde del disco situados en ligero avance uno, de otro, con respecto al paso de tos dientes del disco. Las corrientes que circulan a través de las bobinas de los captadores son alteradas por inducción al paso de los dientes y estas corrientes, iguales y en desfase, son convertidas por separado en niveles lógicos, unos y ceros, para su interpretación.

10. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado por utilizar como parte móvil del "Detector del sentido del movimiento" un disco, o cilindro, en el cual se han implantado unos imanes equidistantes que forman un circulo. Como lectores utiliza dos interruptores, o captadores, magnéticos situados frente a los imanes de tal manera que en sus salidas presentan un desfase de la señal igual a la descrita en la 7ª reivindicación.

11. Sistema anti-retroceso para vehículos según la cuarta reivindicación caracterizado por utilizar como parte móvil del "Detector del sentido del movimiento" un mecanismo que según el sentido de avance o retroceso del vehículo abre o cierra un interruptor situado en la parte fija. Está formado por un disco unido a su eje mediante un rodamiento; el eje es solidario con el giro de las ruedas y mueve al disco en el sentido de giro por medio de un sistema de atracción o de fricción. El disco dispone de una prolongación con dos topes que al girar en un sentido u otro inciden en la parte fija deteniendo su movimiento. Cuando el disco gira en un sentido su prolongación, a la vez que hace tope y lo detiene, acciona un interruptor el cual cierra un circuito eléctrico. Al girar el disco en sentido contrario el interruptor queda liberado abriendo el circuito eléctrico. La tensión del circuito es aplicada a la "Unidad electrónica de control" que interpretará que el vehículo retrocede si le llega tensión, o avanza si no le llega

12. Sistema anti-retroceso para vehículos según la primera reivindicación caracterizado por utilizar como anclaje, o unión, del "disco del freno del sistema" con su eje solidario al giro de las ruedas un mecanismo denominado "Sistema de avance libre" que impide que, estando el freno del sistema anti-retroceso accionado, el vehículo retroceda pero, en la misma situación, permite que pueda avanzar libremente, sin ningún impedimento, lo suficiente para que el movimiento de avance sea reconocido por el "Detector del sentido del movimiento" y en consecuencia el freno del sistema liberado.

13. Sistema anti-retroceso para vehículos según la duodécima reivindicación caracterizado por utilizar un "Sistema de avance libre" cuyo elemento principal es un rodamiento con trinquete (similar al utilizado en la tracción de las bicicletas) a cuya parte exterior va sujeto el disco de freno y su parte interior al eje. El trinquete impide que su eje, y por tanto la rueda, pueda girar en el sentido del retroceso cuando el freno del sistema está accionado bloqueando el disco, pero, en la misma situación, le permite girar en el sentido de avance. Este sistema va provisto de una junta, o arandela de goma, que presiona simultáneamente sobre las dos partes del trinquete consiguiendo que cuando el automóvil avanza el disco de freno, que está libre, gire junto con el eje evitando el característico ruido que, de otra manera, producen los garfios resbalando sobre los dientes.

14. Sistema anti-retroceso para vehículos según la duodécima reivindicación caracterizado por utilizar como "Sistema de avance libre" un disco de freno unido a su soporte con el eje de manera flotante, con una holgura que le permite girar levemente en un sentido u otro respecto al eje. Para ello el disco se encuentra encajado entre su soporte y la tapa del conjunto sobre unos casquillos, ligeramente más largos que el ancho del disco, a través de los cuales se atornilla la tapa al soporte. Los orificios del disco, a través de los cuales pasan los casquillos, son de forma alargada en el sentido de rotación y ocasionan la holgura. El disco dispone de unas aberturas rectangulares a través de las cuales, y a su vez también encajados en unas hendiduras en el soporte y en la tapa, van alojados unos muelles que obligan al disco a permanecer inmóvil contra los casquillos, de forma que las holguras de las cajas de los casquillos quedan por delante de estos respecto al sentido del giro en avance, por ello, cuando en retroceso se bloquea el disco, el eje con el soporte seguirá girando en retroceso lo poco que permitan las holguras, presionando los muelles. Esto permite que al reanudar la marcha, con el freno del sistema bloqueado, el soporte del disco y por tanto el eje de la rueda, gire descomprimiendo los muelles lo que las holguras permitan, siendo este movimiento de avance suficiente para ser reconocido por el "Detector del sentido del movimiento" lo cual provoca el desbloqueo el freno, volviendo el disco a la posición inicial empujado por la presión de los muelles y permitiendo al vehículo continuar la marcha.

15. Sistema anti-retroceso para vehículos según la primera reivindicación caracterizado por utilizar un sistema de freno completo e independiente (normalmente de disco) el cual, a diferencia de tos frenos convencionales que actúan de forma progresiva, realiza la acción de bloqueo o desbloqueo instantáneamente mediante un servofreno que responde a una tensión eléctrica. Este freno, aún siendo independiente, puede compartir con el sistema de freno convencional del automóvil uno o más de los discos a condición de dotarlos de un sistema de avance libre y de un sistema de accionamiento independiente, por ejemplo con doble pinza.

16. Sistema anti-retroceso para vehículos según la decimoquinta reivindicación caracterizado por utilizar para el accionamiento del freno anti-retroceso un servofreno por depresión con mando eléctrico. Esta compuesto por dos cámaras (A) y (B) separadas herméticamente por un émbolo, cuyo vástago acciona la bomba de freno, y comunicadas por una electroválvula (V1). Por otro fado, la cámara (A) está comunicada a través de una válvula de retención con la admisión del carburador o la bomba de vacío, y la cámara (B) se comunica con el exterior a través de otra electroválvula (V2). En situación de reposo, (V1) abierta y (V2) cerrada, ambas cámaras están comunicadas con la misma presión, en depresión con respecto al exterior, y el émbolo, empujado por su muelle de retorno, en el principio de su recorrido, por lo que la cámara (A) ocupa la mayor parte y la (B) queda minimizada. Cuando por medio de una tensión, o conmutación eléctrica, se invierte la posición de las electroválvulas, (VI) cerrada y (V2) abierta; la cámara (B) queda a la presión atmosférica mientras la cámara (A) continua en depresión. En esta situación el émbolo es aspirado por la depresión minimizando la cámara (A) y empujando por medio del vástago el pistón de la bomba de freno, que al instante realiza el bloqueo del freno anti-retroceso. Al invertir la tensión de las electroválvulas, estas, cambian de estado ocasionando que el pistón del freno y el émbolo retrocedan a la posición de reposo, empujados por la presión del líquido de freno y sus muelles de retorno, desbloqueando el freno al instante.

17. Sistema anti-retroceso para vehículos según la decimoquinta reivindicación caracterizado por utilizar para el accionamiento del freno anti-retroceso una bomba de freno accionada por un electroimán. Al aplicar una tensión a la bobina del electroimán, este, desplaza su núcleo que de manera directa, o indirecta por medio de una palanca, empuja el pistón de la bomba ocasionando el bloqueo del freno. Al retirar la tensión de la bobina el pistón y el núcleo vuelven a la posición de reposo, empujados por la presión del líquido de freno y los muelles de retorno, desbloqueando el freno al instante.

18. Sistema anti-retroceso para vehículos según la decimoquinta reivindicación caracterizado por utilizar para el accionamiento del freno un servofreno de aire comprimido con mando eléctrico. Este sistema utiliza la instalación de aire comprimido (generalmente en vehículos pesados). El sistema utilizado es básicamente el mismo que el descrito en el "servofreno por depresión" con las siguientes modificaciones: la cámara (A) está abierta al exterior y sin conexión con la cámara (B); las dos válvulas están situadas en la cámara (B); la válvula (VI), ahora, es la entrada del aire comprimido; la válvula de retención está situada en la toma de aire comprimido. Cuando el sistema está en reposo, o desconectado, la válvula (VI) está cerrada y la válvula (V2) abierta por lo que el émbolo, a presión atmosférica y empujado por su muelle de retorno, se encuentra en el comienzo de su recorrido. Cuando se conmuta la tensión de las electroválvulas, cerrando (V2) y abriendo (VI), el émbolo es lanzado rápidamente hacia delante por la sobrepresión del aire comprimido, que entra en la cámara (B), empujando con su vástago el pistón de la bomba de freno. Al volver a conmutar las electroválvulas la cámara (B) queda a presión atmosférica y el émbolo y el pistón de freno volverán a la posición de reposo liberando el freno.