ES2224814B1 - Sistema semiautomatico de frenado para automoviles. - Google Patents
Sistema semiautomatico de frenado para automoviles.Info
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Abstract
El vehículo dispone de un mando de freno que somete a un límite máximo programable a la desaceleración que se produce en el vehículo como consecuencia de la frenada efectuada desde dicho mando. Este mando de freno, o el mando de freno de servicio, se configura como un volante concéntrico al volante de dirección, accionable manualmente. La desaceleración se limita regulando automáticamente la presión del circuito de frenos sobre los cilindros de freno de cada rueda mediante la acción de un dispositivo, que actúa en función de la información recibida de la desaceleración, empleando un sistema regulador con realimentación. Comprende una unidad de mando, o unidad de control, y una serie de elementos periféricos, de entrada [sensor de desaceleración, sensor de posiciones del mando de freno,...] y de salida [dispositivo regulador de presión, frenógrafo,...]. Está concebido para su aplicación en autobuses urbanos sin descartar su uso en otros elementos automóviles.
Description
Sistema semiautomático de frenado para
vehículos
Se engloba en el sector de la automoción y,
dentro de él, está especialmente concebida su aplicación en el
segmento de los autobuses urbanos de pasajeros aunque el sistema
también lo pueden instalar cualesquiera otros vehículos [autobuses
interurbanos, camiones, etc...] y elementos automóviles
[ferrocarriles, aeronaves, elementos balísticos, etc...].
Los sistemas anti-bloqueo de
frenos ABS, sus distintas versiones, se pueden mencionar como
próximas a la presente invención aunque el objeto y los medios
empleados presentan diferencias con respecto a ella. Así, el
sistema que nos ocupa no pretende, como el ABS, evitar el bloqueo
de las ruedas durante la maniobra de frenado sino que pretende,
como objeto innovador bien distinto, evitar que el vehículo supere
un determinado nivel de desaceleración que se produce como
consecuencia de una maniobra de frenado efectuada desde un mando de
freno adicional a otros mandos de freno del vehículo [mando de
freno de servicio, mando de freno de emergencia, etc...] que el
conductor activará en lugar de uno de éstos, o simultáneamente a
uno de éstos, siempre que las condiciones de seguridad así lo
permitan. El límite máximo de desaceleración de dicho mando de
freno es programable por parte del usuario. Asimismo, este sistema,
a diferencia de los sistemas mencionados, no actúa
independientemente en cada rueda o tren de marcha sino que sus
efectos son comunes para las cuatro ruedas no necesitando, por
tanto, asistirse de la información de elementos sensores, u otros
mecanismos, independientes ubicados en cada rueda o tren de marcha.
El mando de freno sometido a limitación podrá disponer de todos los
elementos de un sistema de frenos convencional, entre ellos, un
servofreno y un cilindro maestro propios, en el caso de que el
circuito de frenos sea hidráulico, y, en el caso de que el circuito
de frenos sea neumático, podrá disponer de un grifo distribuidor
de aire comprimido propio. El circuito de frenos podrá ser común o
independiente del circuito del resto de mandos de freno. En el caso
de un circuito hidráulico, el mando de freno sometido a limitación
llevará conectado, próximo al cilindro maestro, o a otro elemento
del circuito, un dispositivo de regulación automática de la
presión, o electrobomba. A diferencia de otros sistemas de frenos
que también incorporan un dispositivo de regulación de la presión
similar -sistemas TEVES o sistemas con anti skid BENDIX-, su
aplicación, en este caso, es bien distinta ya que, mientras en
ellos responde al nivel de sobrepresión del circuito hidráulico
según la información recibida desde un presostato, en el sistema
objeto de esta patente responde a la lectura de la desaceleración
del vehículo producida como consecuencia de una maniobra de frenado
según la información facilitada desde un sensor de
desaceleración. En el caso de que el circuito de frenos sea
neumático, el mando de freno sometido a limitación llevará
conectado, próximo al grifo distribuidor de aire comprimido, o a
otro elemento del circuito, un dispositivo de regulación automática
de la presión, o electroválvula, de apertura y cierre variable, que
responde a los mismos parámetros que la electrobomba de un circuito
hidráulico. Esta electroválvula puede asimismo regular el caudal de
aire de un depósito adicional temporal de aire comprimido situado
entre ella y el grifo distribuidor de aire comprimido que almacena
el remanente de aire que no llegó a entrar en los cilindros de
freno de cada rueda porque la electroválvula se lo impidió al
cerrar o reducir el caudal de aire durante una regulación
automática de la presión. Este depósito adicional temporal de aire
comprimido también alberga una válvula de desajuste rápido que
expulsará el remanente de aire a la atmósfera cuando el mando de
freno sometido a limitación presenta una diferencia negativa de
posiciones, es decir, cuando éste es soltado total o parcialmente.
Por último, se pueden mencionar, entre otros dispositivos que
guardan relación con la presente invención, el ralentizador, o
"retarder", el cual también emplea un mando de freno
complementario a otros mandos de freno aunque el sistema de frenado
que estos dispositivos ofrecen, a través del motor o la caja de
cambios, es totalmente distinto al sistema objeto de esta
invención, el cual se implementa a través de un sistema
convencional de frenos hidráulico o neumático. Por otra parte, los
ralentizadores tampoco están sometidos a una limitación similar en
la prestación de la frenada.
Los autobuses urbanos presentan la particularidad
con respecto a otros vehículos de que una parte de sus pasajeros,
en ocasiones la mayoría, tiene que viajar de pie. Esta
circunstancia los hace vulnerables a la fuerte inercia producida
por las aceleraciones y desaceleraciones violentas del vehículo que
los transporta. En esta patente vamos a considerar tan sólo las
desaceleraciones del vehículo y, dentro de ellas, aquéllas
producidas como consecuencia de una maniobra de frenada. Una
frenada violenta es en detrimento de la seguridad y del confort de
los pasajeros. Los pasajeros se sienten, además, víctimas del
perfil de conducción agresivo de aquellos conductores que frenan
violentamente. En otro sentido, una frenada violenta frente a una
frenada suave supone un reparto en favor del tiempo dedicado a
acelerar en relación al tiempo dedicado a frenar para cubrir la
misma distancia lo que se traduce en un aprovechamiento menos
eficaz de la energía, o consumos mayores, y más si hablamos de
vehículos de gran potencia o cilindrada. Por último, hay que
mencionar el elevado desgaste de los elementos de fricción del
sistema de frenos [discos, pastillas, zapatas, ...] que se produce
por el abuso innecesario de los frenos. Ello se traduce igualmente
en mayores costes, esta vez en piezas de recambio y en servicios
de taller. Otros elementos automóviles como ferrocarriles,
aeronaves, etc... también pueden sufrir los efectos mencionados. Y
no sólo los pasajeros, también las mercancías son vulnerables a los
efectos de la inercia en vehículos como camiones, furgonetas,
etc..., especialmente si la carga que transportan es frágil o
peligrosa.
Aumenta la seguridad y el confort en el
transporte de pasajeros y aumenta la seguridad en el transporte de
mercancías. No menoscaba, en absoluto, ningún parámetro de
seguridad por las siguientes razones:
- el vehículo va a seguir disponiendo del mando
de freno de servicio preceptivo que no va a someter a límite alguno
a la prestación de la frenada así como de otros mandos de freno;
[mando de freno de estacionamiento, mando de freno de emergencia,
etc...] que tampoco van a someter a límite alguno a la prestación
de la frenada. Por ello, aparte de la seguridad
- no se infringe, en absoluto, ninguna normativa
en esta materia, ya que, además
- el accionamiento de este mando de freno
sometido a limitación puede y debe permitir el accionamiento
simultáneo del mando de freno de servicio, no sometido éste a
limitación, sin obligar a separar una sola mano del volante de
dirección ya que cada mando de freno se acciona con segmentos del
cuerpo distintos para lo cual se propone como uno de estos dos
mandos -mando de freno de servicio o mando de freno sometido a
limitación- un volante concéntrico al volante de dirección, ubicado
por debajo del mismo que se acciona atrayéndolo hacia sí y
soltándolo el conductor con los dedos de la mano con el que se
demuestra
- un tiempo de reacción inferior al que se
invertiría si se pisara un pedal así como
- un accionamiento eficaz para el que basta una
leve presión
- el volante de freno está provisto de unos
rodamientos en su unión con el eje de giro lo que le permite seguir
o no, a voluntad del conductor, el giro del volante de
dirección
- el vehículo alberga un dispositivo, o
frenógrafo, que registra los usos y abusos del mando de freno de
servicio en relación al mando de freno sometido a limitación con el
fin de que la empresa operadora de transporte urbano o autoridad
haga uso de esta información para tomar las medidas pertinentes
[incentivos, sanciones, etc...] con aquellos conductores que
demuestren un uso medio del mando de freno de servicio en relación
al mando de freno sometido a limitación excepcionalmente por
encima, o por debajo, de la media de sus compañeros dada la
condición opcional de uso de este mando de freno
- ello va a ser un incentivo que corregirá el
perfil de conducción agresivo de ciertos conductores con el fin de
equipararlo al de otros compañeros que hacen del confort del
pasajero su objetivo
- el sistema aumenta la seguridad y la eficacia
de la frenada al poder sumar sus efectos el mando de freno sometido
a limitación y el mando de freno de servicio
- el mando de freno aunque somete a una
limitación máxima la frenada permite desaceleraciones por debajo de
ese límite
- el sistema reparte el efecto de la inercia en
la frenada lo que supone evitar tan sólo la respuesta violenta
inicial de una frenada fuerte ya que la presión se restablece
inmediatamente cuando el nivel de desaceleración rebaja el nivel
máximo programado
- el sistema no interfiere el funcionamiento de
otros elementos del sistema de frenos ya que simplemente automatiza
o sustituye parte de la labor del conductor a la hora de frenar
- el sistema es compatible con la actuación de un
sistema ABS, si el vehículo lo incorpora, en las frenadas
efectuadas con el mando de freno de servicio.
Otras ventajas de este sistema son:
- el conductor adapta sus hábitos de conducción
calculando los tiempos y las distancias de frenado según un
criterio distinto puesto que dedica más tiempo y más distancia a
frenar lo que resulta más confortable para el pasajero. Por otro
lado, un reparto en favor del tiempo destinado a frenar en relación
al tiempo destinado a acelerar para cubrir la misma distancia
supone un aprovechamiento más eficaz de la energía, lo que se
traduce en consumos más bajos
- el sistema contrarresta automáticamente al
frenar los efectos de las fuerzas externas de un signo u otro que
pueden incidir sobre el vehículo al frenar, ya sean fuerzas de
oposición -carga, subida de pendientes, etc...-. ya sean fuerzas
de ayuda -bajada de pendientes, viento favorable, etc...-.
- el límite máximo de desaceleración del vehículo
producido como consecuencia de la frenada es programable por parte
de la empresa operadora propietaria del vehículo
- supone un ahorro tanto en elementos de fricción
del sistema de frenos [discos, pastillas, zapatas, ...] como en
servicios de taller
- el sistema es sencillo, preciso y económico y
se puede completar con otro denominado sistema semiautomático de
aceleración que evita las aceleraciones y desaceleraciones
violentas del vehículo producidas como consecuencia del uso del
mando acelerador y que es objeto de otra patente.
La presente invención comprende básicamente:
- un mando de freno adicional a los mandos de
freno tradicionales del vehículo [mando de freno de servicio, mando
de freno de estacionamiento, mando de freno de emergencia,
etc...]. Este mando de freno adicional se caracteriza
principalmente porque
- somete a un límite máximo programable "-a"
a la desaceleración que se produce en el vehículo como consecuencia
de la frenada efectuada desde dicho mando.
Tanto el mando de freno sometido a limitación
como el mando de freno de servicio, u otros, se pueden configurar
de distintas formas así como se pueden disponer en distintas
ubicaciones del vehículo. La ubicación y configuración elegida para
cada mando de freno va a ser, lógicamente, distinta entre sí y va a
comprender las siguientes posibilidades:
- como un pedal situado a la izquierda del mando
acelerador
- como un pedal situado en el lugar del embrague
[para vehículos con cambio automático]
- como un volante atraíble que se dispone
concéntricamente al volante de dirección, por debajo de él y con un
diámetro inferior, provisto de unos rodamientos en su unión con el
eje de giro lo que le permite seguir o no, a voluntad del
conductor, el giro del volante de dirección
- como cualesquiera otras formas o/y ubicaciones
que permitan al conductor accionar el mando de freno sometido a
limitación simultáneamente con el mando de freno de servicio
permitiendo mantener ambas manos sujetas al volante de
dirección.
El mando de freno de servicio no tiene
necesariamente por qué presentar la configuración y ubicación
clásicas de pedal a la izquierda del mando acelerador. No en vano,
como solución de configuración y ubicación óptima se propone:
- para el mando de freno de servicio, un volante
según las características descritas y
- para el mando de freno sometido a limitación,
un pedal situado a la izquierda del mando acelerador.
Otra posibilidad es centralizar las funciones de
cada mando en uno solo. Para conseguirlo se pueden delimitar a
partir de un punto determinado del recorrido de este mando único de
freno dos intervalos:
- el primero, en su recorrido inicial, destinado
a frenadas sometidas a limitación
- el segundo, en su recorrido final, destinado a
frenadas de servicio.
El mando de freno único va a incorporar un sensor
de posiciones. que localiza la frontera entre ambos intervalos y
transfiere esta información a una unidad de mando, o unidad de
control. Si se ha traspasado esta frontera entre intervalos la
unidad de control va a conmutar del modo de frenadas con limitación
al modo de frenadas de servicio, y viceversa. De manera
complementaria, o alternativa, es posible también definir una
velocidad determinada de accionamiento del mando de freno único,
independientemente de su posición de recorrido, a partir, o por
debajo, de la cual la frenada va o no va a estar, respectivamente,
sometida a limitación. Esta velocidad se puede detectar a través de
un sensor de velocidad de accionamiento del mando de freno único
que transfiere esta información a la unidad de control. Si se ha
rebasado esta velocidad, la unidad de control va a conmutar del
modo de frenadas con limitación al modo de frenadas de servicio, y
viceversa. Ya se centralicen ambos tipos de frenada en un mando
único o ya se dispongan en sendos mandos independientes, en
cualquier caso, el mando de freno que actúa sometido a limitación
podrá disponer de todos los elementos de un sistema de frenos
convencional, entre ellos, un servofreno y un cilindro maestro
propios, en el caso de que el circuito de frenos sea hidráulico, y,
en el caso de que el circuito de frenos sea neumático, podrá
disponer de un grifo distribuidor de aire comprimido propio. El
circuito de frenos del mando de freno que actúa sometido a
limitación podrá ser común o independiente del circuito del resto
de los mandos de freno. Asimismo, en este sistema, el mando de
freno de servicio y el mando de freno sometido a limitación deben
disponer de sendos sensores de posiciones, o de un solo sensor, si
centralizan sus funciones en un mando único. Si el circuito de
frenos es hidráulico, el sensor de posiciones del mando de freno
que actúa sometido a limitación considera
- las posiciones estáticas de reposo y, por
exclusión, las posiciones de accionamiento
- las diferencias parciales negativas de
posiciones y, por exclusión, las diferencias parciales positivas o
las diferencias nulas de posiciones
y si el circuito de frenos es neumático,
considera
- las diferencias negativas de posiciones y, por
exclusión, las diferencias nulas o positivas de posiciones.
El sensor de posiciones del mando que actúa como
freno de servicio considera las posiciones estáticas de reposo y,
por exclusión, las posiciones de accionamiento. Una diferencia
negativa de posiciones, en el caso de un pedal, corresponde a una
subida de posición del mismo y viceversa. Una diferencia negativa
de posiciones, en el caso de un volante, corresponde a una bajada
de posición del mismo y viceversa. En ambos casos se trata de soltar
el mando de freno. Una diferencia parcial de posiciones es aquélla
en la que la posición final no es ni la posición de reposo ni la
posición final del recorrido. Considerar las posiciones del mando
de freno es necesario para que el sistema pueda cumplir con su
cometido, como se verá más adelante.
En un circuito hidráulico de frenos, el mando de
freno que actúa sometido a limitación llevará conectado, próximo al
cilindro maestro, o a otro elemento del circuito, un
- dispositivo de regulación automática de la
presión del circuito, que consiste en una electrobomba, y se
caracteriza principalmente porque:
- responde a las órdenes generadas desde la
unidad de control
- dispone de un rotor que puede girar en ambos
sentidos
- absorbe el líquido de frenos del circuito
hidráulico reenviándolo hacia el depósito principal o hacia un
depósito complementario -por ejemplo, un depósito de expansión-
cuando se supera, en valor absoluto, el nivel máximo "-a"
programado de desaceleración producida como consecuencia del uso
del freno que actúa sometido a limitación
- devuelve el líquido de frenos absorbido una vez
que el nivel de desaceleración haya descendido, en valor absoluto,
por debajo del nivel máximo "-a" programado y el mando de
freno que actúa sometido a limitación no presente una diferencia
parcial negativa de posiciones.
En un circuito neumático de frenos, el mando de
freno que actúa sometido a limitación llevará conectado próximo al
grifo distribuidor de aire comprimido o a otro elemento del
circuito
- un dispositivo, o electroválvula, de regulación
automática de la presión de aire dirigida al cilindro de freno de
cada rueda, y se caracteriza principalmente porque:
- responde a las órdenes generadas desde la
unidad de control
- su apertura y cierre es variable
- reduce o cierra el caudal de aire del circuito
hacia los cilindros de freno de cada rueda cuando se supera, en
valor absoluto, el nivel máximo "-a" programado de
desaceleración producida como consecuencia del uso del freno que
actúa sometido a limitación
- reabre o/y aumenta el caudal de aire del
circuito hacia los cilindros de freno de cada rueda una vez que el
nivel de desaceleración haya descendido, en valor absoluto, por
debajo del nivel máximo "-a" programado y el mando de freno
que actúa sometido a limitación no haya presentado una diferencia
negativa de posiciones; este caudal de aire puede proceder bien
directamente del grifo distribuidor de aire comprimido o bien, si
éste estaba cerrado, de un depósito adicional temporal de aire
comprimido situado entre la electroválvula y el grifo distribuidor
de aire comprimido cuya misión es la de almacenar el remanente de
aire procedente del grifo distribuidor de aire comprimido que no
llegó a entrar en los cilindros de cada rueda porque la
electroválvula se lo impidió al reducir o cerrar el caudal de aire
durante una regulación automática de la presión
- cuando el mando de freno sometido a limitación
presenta una diferencia negativa de posiciones el depósito
adicional temporal de aire comprimido expulsará a la atmósfera este
remanente a través de una válvula de desajuste rápido.
Independientemente del tipo de circuito de frenos
empleado, hidráulico o neumático, el sistema de frenos va a
comprender también
- un dispositivo de registro de los usos del
freno de servicio, o frenógrafo, y
- un sensor del nivel de desaceleración del
vehículo.
Para que el sistema sea operativo, como primer
paso, debemos programar en la unidad de mando, o unidad de control,
uno o más niveles máximos "-a" de desaceleración con el que
pretendemos que responda el vehículo al frenar con el mando de
freno sometido a limitación. Este nivel será tanto más confortable
para el usuario cuanto más bajo se programe. Como segundo paso, la
unidad de control debe iniciar un proceso de regulación automática
de la presión del circuito de frenos, hidráulico o neumático, con
el fin de que la lectura de la desaceleración producida como
consecuencia de una frenada efectuada con el mando de freno
sometido a limitación no rebase el límite máximo programado. Para
ello, se va a emplear un sistema regulador con realimentación de la
presión que consiste en un proceso lógico programado en la unidad
de control, que actúa según una sucesión de etapas que
comprenden:
- la lectura del valor de la desaceleración del
vehículo producida como consecuencia de una maniobra de frenada
efectuada desde el mando de freno que actúa sometido a
limitación
- su comparación, en valores absolutos, con el
valor máximo de desaceleración programado "-a"
- si existe diferencia positiva se procede a
reducir el nivel de presión en el circuito, hidráulico o neumático,
de frenos trasladando la orden al dispositivo de regulación de
presión correspondiente en el porcentaje pertinente con el fin de
alcanzar el nivel de desaceleración máximo "-a" programado
- nueva lectura y comparación del valor de la
desaceleración del vehículo si el mando de freno que actúa sometido
a limitación continúa sin presentar una diferencia negativa
posiciones
- si existe diferencia, positiva o negativa, en
el valor de la desaceleración se procede al reajuste del nivel de
presión trasladando la orden al dispositivo de regulación de
presión correspondiente con el fin de alcanzar el nivel de
desaceleración máximo "-a" programado
- repetición sucesiva de los dos pasos anteriores
hasta producirse una diferencia negativa de posiciones del mando de
freno que actúa sometido a limitación que no genere una
desaceleración por encima, en valor absoluto, del límite máximo
programado.
En este caso caben dos posibilidades, si el
circuito de frenos es hidráulico:
- si la diferencia negativa de posiciones es
parcial, la unidad de control genera la orden de no restituir, sino
mantener, el remanente de presión restada, en el caso de que lo
hubiera. La razón es de seguridad ya que si esta presión se hubiera
restituido podría contrarrestar la presión liberada, por otro
lado, como consecuencia de la diferencia negativa de posiciones del
mando de freno que actúa sometido a limitación
- si el mando de freno que actúa sometido a
limitación recupera su posición estática de reposo este remanente
se restituye al circuito de frenos.
Si el circuito de frenos es neumático, al
producirse una diferencia negativa de posiciones del mando de freno
que actúa sometido a limitación, sea total o parcial, en este caso,
la unidad de control genera la orden de
- expulsar a la atmósfera el remanente de presión
almacenado en el depósito adicional temporal de aire comprimido.
Si la unidad de control detecta un solapamiento de la pulsación del
mando de freno que actúa sometido a limitación con la pulsación del
mando de freno que actúa como freno servicio hay que considerar dos
posibilidades:
- si la frenada de servicio precede a la frenada
sometida a limitación no se va a generar orden alguna de regulación
de la presión del circuito de frenos
- si la frenada sometida a limitación precede a
la frenada de servicio, entonces, se interrumpe toda orden de
regulación de la presión del circuito hidráulico y, en el caso de
existir un remanente de presión:
- si el circuito de frenos es hidráulico, este
remanente no se va a restituir al circuito hasta que ambos mandos
de freno hayan recuperado sus respectivas posiciones estáticas de
reposo
- si el circuito de frenos es neumático, este
remanente se va a expulsar a la atmósfera.
Si consideramos la frenada sometida a limitación
y la frenada de servicio centralizadas en un mando único de freno,
la dinámica de funcionamiento es similar al caso de emplear sendos
mandos de freno independientes, uno para cada tipo de frenada, con
las siguientes matizaciones:
- si el circuito de frenos es hidráulico, al
menos, uno de los dos cilindros maestros, si existiera más de uno,
correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones
del mando de freno único [como freno de servicio o como freno
sometido a limitación], podría ser accionado, respectivamente, al
menos, por un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que
recibiría las órdenes que el conductor trasladara mediante el
accionamiento manual, a su vez, del mando de freno único
antedicho
- si el circuito de frenos es neumático, al
menos, uno de los dos grifos distribuidores de aire comprimido, si
existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a
una de las funciones del mando de freno único [como freno de
servicio o como freno sometido a limitación], podría ser accionado,
respectivamente, al menos, por un motor eléctrico, o dispositivo
equivalente, que recibiría las órdenes que el conductor trasladara
mediante el accionamiento manual, a su vez, del mando de freno
único antedicho
- cuando una frenada, ya sea de servicio, ya sea
sometida a limitación, precede a la otra sin que medie una posición
de reposo del mando de freno único se consideraría como un
solapamiento de pulsaciones que va a seguir los mismos principios
que en el caso de emplear para cada una sendos mandos de freno
independientes.
El sistema puede presentar las siguientes
variantes:
- según el tipo de circuito de frenos:
- -
- hidráulico
- -
- neumático
- según la ubicación y la configuración elegida
tanto para el mando de freno que actúa sometido a limitación como
para el mando que actúa como freno de servicio, que serán distintas
entre sí, y que va a comprender las siguientes posibilidades:
- -
- como un pedal situado a la izquierda del mando acelerador
- -
- como un pedal situado en el lugar del embrague [para vehículos con cambio automático]
- -
- como un volante atraíble que se dispone concéntricamente al volante de dirección
- -
- como cualesquiera otras formas o/y ubicaciones que permitan al conductor accionar el mando de freno que actúa sometido a limitación simultáneamente con el mando que actúa como freno de servicio permitiendo mantener, a la vez, ambas manos sujetas al volante de dirección
- según si se centraliza o no en un mando de
freno único la maniobra de frenado sometida a limitación y la
maniobra de frenado de servicio, es decir:
- -
- en sendos mandos independientes
- -
- en un mando único
En cualquier caso, el sistema va a
comprender:
- un mando de freno que tiene la facultad de
someter a limitación máxima la prestación de la frenada que va a
coexistir con los mandos de freno tradicionales [mando con la
función de freno de servicio, mando de freno de estacionamiento,
mando de freno de emergencia, etc...]
- los dispositivos anexos al mando de freno que
actúa sometido a limitación, entre ellos:
- -
- un servofreno y un cilindro maestro, en el caso de que el circuito de frenos sea hidráulico
- -
- un grifo distribuidor de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- un depósito adicional temporal de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- otros dispositivos que comprenden:
- -
- al menos, un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que, recibiendo las órdenes del mando de freno único accionado manualmente por el conductor, acciona, a su vez, respectivamente, al menos, uno de los cilindros maestros, si existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones de dicho mando [como freno de servicio o como freno sometido a limitación], si el circuito de frenos es hidráulico y con mando de freno único
- -
- al menos, un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que, recibiendo las órdenes del mando de freno único accionado manualmente por el conductor, acciona, a su vez, respectivamente, al menos, uno de los grifos distribuidores de aire comprimido, si existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones de dicho mando [como freno de servicio o como freno sometido a limitación], si el circuito de frenos es neumático y con mando de freno único
- -
- una unidad de mando, o unidad de control, que recibe información de una serie de elementos periféricos de entrada y que genera una serie de órdenes que va a transferir a una serie de elementos periféricos de salida.
Los elementos periféricos de entrada comprenden
básicamente:
- -
- un sensor de la desaceleración del vehículo
- -
- sendos sensores de posiciones, uno para el mando de freno de servicio y otro para el mando de freno sometido a limitación, o un solo sensor, si ambos mandos centralizan sus funciones en un mando único
- -
- un sensor de velocidad de accionamiento del mando de freno, en el caso de que la frenada de servicio y la frenada sometida a limitación se centralizaran en un solo mando que incorporaría dicho sensor.
Los elementos periféricos de salida comprenden
básicamente:
- -
- un dispositivo de regulación automática de la presión del circuito de frenos, o electrobomba, en el caso de que el circuito de frenos sea hidráulico
- -
- un dispositivo de regulación automática de la presión del circuito de frenos, o electroválvula, de apertura y cierre variable, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- una válvula de desajuste rápido del depósito adicional temporal de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- un dispositivo de registro de los usos del mando de freno de servicio, o frenógrafo
La unidad de control dispone asimismo de
- medios de conexión entre la unidad de control y
sus elementos periféricos
- medios de activación/desactivación, manual o
automática, en el sistema de la limitación máxima de la
desaceleración del vehículo como consecuencia de la maniobra de
frenado con el mando que actúa sometido a desaceleración
- medios de programación y medios de memoria de
una serie de informaciones que comprenden:
- -
- el nivel [o niveles] de desaceleración máxima "-a" así como las condiciones en las que debe[n] operar un[os] nivel[es] u otro[s]
- -
- algoritmos, tablas, bases de datos, procesos lógicos, tanto generales (figura 1) como específicos, y otros formatos de información y contenido que permiten, todos ellos, tratar tanto la información programada como la información recibida desde los elementos periféricos descritos, inclusive reprogramarla automáticamente, y generar las órdenes pertinentes para alcanzar los objetivos reivindicados.
La presente invención es extrapolable a
cualesquiera otros elementos automóviles [ferrocarriles, aeronaves,
etc...].
Ambos mandos de freno pueden actuar sobre el
mismo circuito de frenos, hidráulico o neumático.
La figura 1 representa un esquema del proceso
lógico básico general de funcionamiento del sistema en el mando de
freno que actúa sometido a limitación. Los símbolos de incremento
positivo y negativo " " representan a la diferencia entre
dos valores que corresponden a los siguientes casos de
parámetros:
- los símbolos de la parte superior representan a
la diferencia entre dos valores de desaceleración instantánea: por
un lado, la desaceleración instantánea como consecuencia de una
maniobra de frenado efectuada con el mando de freno que actúa
sometido a limitación y, por otro, la desaceleración instantánea
máxima programada
- los símbolos de la parte inferior representan a
la diferencia entre dos valores de presión: por un lado, la presión
sobre los cilindros de freno sin regulación alguna y, por otro, la
presión sobre los cilindros de freno regulada a la desaceleración
máxima programada.
Como se observa en el esquema, una vez calculada
la diferencia entre desaceleraciones instantáneas se va a regular
la presión sobre los cilindros de los frenos a través de un sistema
regulador con realimentación en función de esta diferencia de
manera que la desaceleración instantánea como consecuencia de la
frenada no va a superar a la desaceleración máxima programada. En
cuanto a la diferencia entre los dos valores de presión sobre los
cilindros de freno, uno con regulación y otro sin ella, que se
observa en la parte inferior del esquema, la presión final se va a
corresponder directamente con el valor de la presión regulada a la
desaceleración máxima programada, si la limitación máxima de la
desaceleración está activada [ON] en el sistema interruptor y si,
además, la desaceleración instantánea alcanza la desaceleración
máxima programada; si la limitación máxima de la desaceleración no
está activada [OFF], o si lo está [ON] pero la desaceleración
instantánea no alcanza la desaceleración máxima programada, la
presión final se va a corresponder con la presión sobre los
cilindros sin regulación.
Claims (11)
1. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, que comprende básicamente:
- un mando de freno adicional a los mandos de
freno tradicionales del vehículo [mando de freno de servicio, mando
de freno de estacionamiento, mando de freno de emergencia, etc...]
que se caracteriza, este mando de freno adicional,
principalmente por-
que
que
- somete a un límite máximo programable "-a"
a la desaceleración que se produce en el vehículo como consecuencia
de la frenada efectuada desde dicho mando.
2. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según: reivindicación anterior, en el que la ubicación y
la configuración tanto del mando de freno que actúa sometido a
limitación en la desaceleración como del mando que actúa como,
freno de servicio, u otros, que serán distintas entre sí, va a
comprender las siguientes posibilidades
- -
- como un pedal situado a la izquierda del mando acelerador
- -
- como un pedal situado en el lugar del embrague [para vehículos con cambio automático]
- -
- como un volante atraíble que se dispone concéntricamente al volante de dirección, por debajo de él y con un diámetro inferior, provisto de unos rodamientos en su unión con el eje de giro lo que le permite seguir o no, a voluntad del conductor, el giro del volante de dirección
- -
- como cualesquiera otras formas o/y ubicaciones que permitan al conductor accionar el mando de freno que actúa sometido a limitación simultáneamente con el mando que actúa como freno de servicio permitiendo mantener, a la vez, ambas manos sujetas al volante de dirección.
3. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que el mando de
freno sometido a limitación y el mando de freno de servicio pueden
centralizar sus funciones en un solo mando para lo cual se van a
delimitar a partir de un punto determinado del recorrido de este
mando de freno único dos intervalos:
- el primero, en su recorrido inicial, destinado
a frenadas sometidas a limitación
- el segundo, en su recorrido final, destinado a
las frenadas de servicio
localizándose la frontera entre
ambos intervalos a través de un sensor de posiciones que incorpora
el mando de freno único el cual transfiere información a una unidad
de mando, o unidad de control, de si se ha traspasado o no esta
frontera en cuyo caso afirmativo la unidad de control va a conmutar
del modo de frenadas con limitación al modo de frenadas de
servicio, o viceversa, y de manera complementaria, o alternativa,
es posible también definir una velocidad determinada de
accionamiento del mando de freno único, independientemente de su
posición de recorrido, a partir, o por debajo, de la cual la
frenada va o no va a estar, respectivamente, sometida a limitación
detectándose esta velocidad a través de un sensor de velocidad de
accionamiento del mando de freno único el cual transfiere
información a la unidad de control de si se ha rebasado o no esta
velocidad en cuyo caso afirmativo la unidad de control va a
conmutar del modo de frenadas con limitación al modo de frenadas de
servicio, y
viceversa.
4. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, que comprende
además
- los elementos anexos al mando de freno que
actúa sometido a limitación, entre ellos:
- -
- un servofreno y un cilindro maestro, en el caso de que el circuito de frenos sea hidráulico
- -
- un grifo distribuidor de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- un depósito adicional temporal de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- otros dispositivos, entre ellos:
- -
- al menos, un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que, recibiendo las órdenes del mando de freno único accionado manualmente por el conductor, acciona, a su vez, respectivamente, al menos, uno de los cilindros maestros, si existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones de dicho mando [como freno de servicio o como freno sometido a limitación], si el circuito de frenos es hidráulico y con mando de freno único
- -
- al menos, un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que, recibiendo las órdenes del mando de freno único accionado manualmente por el conductor, acciona, a su vez, respectivamente, al menos, uno de los grifos distribuidores de aire comprimido, si existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones de dicho mando [como freno de servicio o como freno sometido a limitación], si el circuito de frenos es neumático y con mando de freno único
- -
- una unidad de mando, o unidad de control, que recibe información de una serie de elementos periféricos de entrada y que genera una serie de órdenes que va a transferir a una serie de elementos periféricos de salida que comprenden básicamente:
- como elementos periféricos de entrada:
- -
- un sensor de la desaceleración del vehículo
- -
- sendos sensores de posiciones, uno para el mando de freno de servicio y otro para el mando de freno sometido a limitación, o un solo sensor, si ambos mandos centralizan sus funciones en un mando único
- -
- un sensor de velocidad de accionamiento del mando de freno, en el caso de que la frenada de servicio y la frenada sometida a limitación se centralizaran en un solo mando que incorporaría dicho sensor
- y como elementos periféricos de salida:
- -
- un dispositivo de regulación automática de la presión del circuito de frenos, o electrobomba, en el caso de que el circuito de frenos sea hidráulico
- -
- un dispositivo de regulación automática de la presión del circuito de frenos, o electroválvula, de apertura y cierre variable, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- una válvula de desajuste rápido del depósito adicional temporal de aire comprimido, en el caso de que el circuito de frenos sea neumático
- -
- un dispositivo de registro de los usos del mando de freno de servicio, o frenógrafo.
5. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, que comprende
además
- medios de conexión entre la unidad de control y
sus elementos periféricos
- medios de activación/desactivación, manual o
automática, en el sistema de la limitación máxima de la
desaceleración del vehículo como consecuencia de la maniobra de
frenado con el mando que actúa sometido a desaceleración
- medios de programación y medios de memoria en
la unidad de control de una serie de informaciones que
comprenden:
- -
- el nivel [o niveles] de desaceleración máxima "-a" así como las condiciones en las que debe[n] operar un[os] nivel[es] u otro[s]
- -
- algoritmos, tablas, bases de datos, procesos lógicos, tanto generales (figura 1) como específicos, y otros formatos de información y contenido que permiten, todos ellos, tratar tanto la información programada como la información recibida desde los elementos periféricos descritos, inclusive reprogramarla automáticamente, y generar las órdenes pertinentes para alcanzar los objetivos.
6. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que
- si el circuito de frenos es hidráulico, el
mando de freno que actúa sometido a limitación llevará conectado,
próximo al cilindro maestro, o a otro elemento del circuito, un
- dispositivo de regulación automática de la
presión del circuito, que consiste en una electrobomba, y se
caracteriza principalmente, este dispositivo, porque:
- responde a las órdenes generadas desde una
unidad mando, o unidad de control
- dispone de un rotor que puede girar en ambos
sentidos
- absorbe el líquido de frenos del circuito
hidráulico reenviándolo hacia el depósito principal o hacia un
depósito complementario -por ejemplo, un depósito de expansión-
cuando se supera, en valor absoluto, el nivel máximo "-a"
programado de desaceleración producida como consecuencia del uso
del freno que actúa sometido a limitación
- devuelve el líquido de frenos absorbido una vez
que el nivel de desaceleración haya descendido, en valor absoluto,
por debajo del nivel máximo "-a" programado y el mando de
freno sometido a limitación no presente una diferencia parcial
negativa de posiciones y
- si el circuito de frenos es neumático, el mando
de freno que actúa sometido a limitación llevará conectado próximo
al grifo distribuidor de aire comprimido o a otro elemento del
circuito
- un dispositivo, o electroválvula, de regulación
automática de la presión de aire dirigida al cilindro de freno de
cada rueda, y se caracteriza principalmente, este
dispositivo, porque:
- su apertura y cierre es variable
- responde a las órdenes generadas desde una
unidad mando, o unidad de control
- reduce o cierra el caudal de aire del circuito
hacia los cilindros de freno de cada rueda cuando se supera, en
valor absoluto, el nivel máximo "-a" programado de
desaceleración producida como consecuencia del uso del freno que
actúa sometido a limitación
- reabre o/y aumenta el caudal de aire del
circuito hacia los cilindros de freno de cada rueda una vez que el
nivel de desaceleración haya descendido, en valor absoluto, por
debajo del nivel máximo "-a" programado y el mando de freno
que actúa sometido a limitación no haya presentado una diferencia
negativa de posiciones; este caudal de aire puede proceder bien
directamente del grifo distribuidor de aire comprimido o bien, si
éste estaba cerrado, de un depósito adicional temporal de aire
comprimido situado entre la electroválvula y el grifo distribuidor
de aire comprimido cuya misión es la de almacenar el remanente de
aire procedente del grifo distribuidor de aire comprimido que no
llegó a entrar en los cilindros de cada rueda porque la
electroválvula se lo impidió al reducir o cerrar el caudal de aire
durante una regulación automática de la presión
- cuando el mando de freno que actúa sometido a
limitación presenta una diferencia negativa de posiciones el
depósito adicional temporal de aire comprimido expulsará a la
atmósfera este remanente a través de una válvula de desajuste
rápido.
7. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que la unidad
de control genera las órdenes de regulación automática de la
presión del circuito de frenos sobre los cilindros de freno de cada
rueda en función de la desaceleración producida como consecuencia
de una frenada efectuada con el mando de freno que actúa sometido
a limitación empleando un sistema regulador con realimentación que
consiste en un proceso lógico programado en la unidad de control,
que actúa según una sucesión de etapas que comprenden:
- la lectura del valor de la desaceleración del
vehículo producida como consecuencia de una maniobra de frenada
efectuada desde el mando de freno que actúa sometido a
limitación
- su comparación, en valores absolutos, con el
valor de desaceleración máximo programado "-a"
- si existe diferencia positiva se procede a
reducir el nivel de presión en el circuito, hidráulico o neumático,
de frenos trasladando la orden al dispositivo de regulación de
presión correspondiente en el porcentaje pertinente con el fin de
alcanzar el nivel de desaceleración máximo "-a" programado
- nueva lectura y comparación del valor de la
desaceleración del vehículo si el mando de freno que actúa sometido
a limitación continúa sin presentar una diferencia negativa
posiciones
- si existe diferencia, positiva o negativa, en
el valor de la desaceleración se procede al reajuste del nivel de
presión trasladando la orden al dispositivo de regulación de
presión correspondiente con el fin de alcanzar el nivel de
desaceleración máximo "-a" programado
- repetición sucesiva de los dos pasos anteriores
hasta producirse una diferencia negativa de posiciones del mando de
freno que actúa sometido a limitación que no genere una
desaceleración por encima, en valor absoluto, del límite máximo
programado.
8. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que la unidad
de control cuando detecta una diferencia negativa de posiciones del
mando de freno que actúa sometido a limitación que no genere una
desaceleración por encima, en valor absoluto, del límite máximo
programado caben dos posibilidades, si el circuito de frenos es
hidráulico:
- si la diferencia negativa de posiciones es
parcial, la unidad de control genera la orden de no restituir, sino
mantener, el remanente de presión restada, en el caso de que lo
hubiera
- si el mando de freno que actúa sometido a
limitación recupera su posición estática de reposo este remanente
se restituye al circuito de frenos
y si el circuito de frenos es neumático:
- la unidad de control genera la orden de
expulsar a la; atmósfera el remanente de presión almacenado en el
depósito adicional temporal de aire comprimido.
9. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que si la
unidad de control detecta un solapamiento de la pulsación del mando
de freno que actúa sometido a limitación con la pulsación del mando
que actúa como freno de servicio hay que considerar dos
posibilidades:
- si la frenada de servicio precede a la frenada
sometida a limitación no se va a generar orden alguna de regulación
de la presión del circuito de frenos
- si la frenada sometida a limitación precede a
la frenada de servicio, entonces, se interrumpe toda orden de
regulación de la presión del circuito hidráulico y, en el caso de
existir un remanente de presión:
- si el circuito de frenos es hidráulico, este
remanente no se va a restituir al circuito hasta que ambos mandos
de freno hayan recuperado sus respectivas posiciones estáticas de
reposo
- si el circuito de frenos es neumático, este
remanente se va a expulsar a la atmósfera.
10. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, en el que, si
consideramos la frenada sometida a limitación y la frenada de
servicio centralizadas en un solo mando de freno, la dinámica de
funcionamiento es similar al caso de emplear sendos mandos de freno
independientes, uno para cada tipo de frenada, con las siguientes
matizaciones:
- si el circuito de frenos es hidráulico, al
menos, uno de los dos cilindros maestros, si existiera más de uno,
correspondiente, respectivamente, al menos, a una de las funciones
del mando de freno único [como freno de servicio o como freno
sometido a limitación], podría ser accionado, respectivamente, al
menos, por un motor eléctrico, o dispositivo equivalente, que
recibiría las órdenes que el conductor trasladara mediante el
accionamiento manual, a su vez, del mando de freno único
antedicho
- si el circuito de frenos es neumático, al
menos, uno de los dos grifos distribuidores de aire comprimido, si
existiera más de uno, correspondiente, respectivamente, al menos, a
una de las funciones del mando de freno único [como freno de
servicio o como freno sometido a limitación], podría ser accionado,
respectivamente, al menos, por un motor eléctrico, o dispositivo
equivalente, que recibiría las órdenes que el conductor trasladara
mediante el accionamiento manual, a su vez, del mando de freno
único antedicho
- cuando una frenada, ya sea de servicio, ya sea
sometida a limitación, precede a la otra sin que medie una posición
de reposo del mando de freno único se consideraría como un
solapamiento de pulsaciones que va a seguir los mismos mandos de
freno independientes.
11. Sistema semiautomático de frenado para
vehículos, según reivindicaciones anteriores, que es extrapolable a
cualesquiera otros elementos automóviles [ferrocarriles,
aeronaves, elementos balísticos, etc...].
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200202250A ES2224814B1 (es) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles. |
| ES200300344A ES2224835B1 (es) | 2002-10-02 | 2003-02-12 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles y maquinaria. |
| ES200300382A ES2224837B1 (es) | 2002-10-02 | 2003-02-17 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles y maquinaria. |
| AU2003271772A AU2003271772A1 (en) | 2002-10-02 | 2003-10-01 | Semi-automatic braking system for motor vehicles and machinery |
| PCT/ES2003/000500 WO2004031008A2 (es) | 2002-10-02 | 2003-10-01 | Sistema semiautomático de frenado para automóviles y maquinaria |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200202250A ES2224814B1 (es) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2224814A1 ES2224814A1 (es) | 2005-03-01 |
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Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200202250A Expired - Lifetime ES2224814B1 (es) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles. |
| ES200300344A Expired - Lifetime ES2224835B1 (es) | 2002-10-02 | 2003-02-12 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles y maquinaria. |
| ES200300382A Expired - Lifetime ES2224837B1 (es) | 2002-10-02 | 2003-02-17 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles y maquinaria. |
Family Applications After (2)
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|---|---|---|---|
| ES200300344A Expired - Lifetime ES2224835B1 (es) | 2002-10-02 | 2003-02-12 | Sistema semiautomatico de frenado para automoviles y maquinaria. |
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2002
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2003
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Also Published As
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