ES2251981T3 - Sitema de frenado hidraulico activado por leva. - Google Patents
Sitema de frenado hidraulico activado por leva.Info
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Abstract
Sistema de frenado controlado por el pedal de un operador para un vehículo que presenta un conjunto de acoplamiento de freno accionado mecánicamente para el frenado del vehículo, que comprende: una válvula hidráulica moduladora (40); una bomba hidráulica (54) para suministrar fluido hidráulico a presión a dicha válvula (40); un accionador hidráulico (70) que puede extenderse bajo presión y que está conectado para recibir presión de dicha válvula (40); una varilla de accionamiento (90) conectada, cuando se encuentra sometida a tracción, para aplicar dicho conjunto de embrague (94), y un elemento de transmisión de fuerza (88) fijado a dicha varilla (90) y que puede acoplarse mediante dicho accionador (70) para tensionar dicha varilla (90) cuando se extiende dicho accionador (70), con lo cual el esfuerzo de frenado depende de la posición de dicho pedal, caracterizado porque dicho sistema de frenado comprende además una leva (18) que gira por la acción de dicho pedal para el accionamiento de dicha válvula (40).
Description
Sistema de frenado hidráulico activado por
leva.
La presente invención se refiere, en general, a
sistemas de frenado hidráulico, y más particularmente, a los
sistemas que resultan particularmente adecuados para vehículos
pesados.
Los anteriores sistemas de frenado para vehículos
pesados utilizaban un freno mecánico que iniciaría la desaceleración
del vehículo activando a continuación un sistema de frenado
hidráulico para la detención completa del vehículo, tal como se da a
conocer en la patente US nº 4.088.209. La activación del sistema de
frenado hidráulico tendía a invertir las fuerzas en el sistema de
palancas conectado al penal de freno, cambiando la compresión
encontrada durante el frenado mecánico inicial por una tensión o
fuerza de tracción en el inicio del sistema de frenado hidráulico.
Como consecuencia, la sensación que encontraba en conductor era que
el pedal de freno estaba finalizando su giro o carrera sin mayor
esfuerzo adicional por parte del mismo. El resultado era que se
privaba al conductor de la "sensación" deseada de la operación
de freno y el esfuerzo de frenado tendía a ser difícil de controlar,
produciendo a menudo detenciones bruscas, es decir, sin la debida
suavidad.
La presente invención proporciona un sistema de
frenado hidráulico que se activa mediante una leva que gira por la
acción del pedal controlado por el conductor, y está acoplada con la
corredera de una válvula moduladora dispuesta para aportar una
presión hidráulica al conjunto de disco de freno. La leva está
dotada de un perfil tal que la presión hidráulica ejercida sobre el
conjunto de disco de freno se relaciona directamente con la
posición del pedal. La presión que se dirige al conjunto de disco
aumenta gradual y uniformemente a medida que se presiona el penal
para ejercer un correspondiente esfuerzo de frenado a fin de detener
del vehículo completamente y con suavidad. La presente invención
proporciona de este modo un sistema de frenado hidráulico activado
por leva que supera los inconvenientes mencionados de la técnica
anterior, está previsto para proporcionar al vehículo en el que
está instalado una detención completa incluso ante una pérdida total
de fuerza hidráulica, que puede ser incorporado fácilmente en
vehículos existentes, y que es relativamente fácil y económico de
fabricar, instalar y mantener. Estas y otras muchas características
y ventajas derivadas del mismo se pondrán más fácilmente de
manifiesto por el examen de la siguiente descripción de una forma de
realización preferida de la invención, y los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de la
leva, la válvula hidráulica que activa y el mecanismo asociado
construido y dispuesto según la presente invención.
La Figura 2 es un esquema general del sistema de
frenado hidráulico activado por leva según la presente
invención.
En la Fig. 1 se representa una placa de base 10
que se fija en una zona existente debajo del bastidor del vehículo
hacia atrás y en la proximidad del pedal de freno (no representado)
accionado por el operador o conductor del vehículo. A la placa de
base 10 se fija un par de bloques de apoyo 12 y 14 que soportan un
eje giratorio 16 en el cual está fija una leva 18 por medio de una
chaveta de tal manera que la leva gira juntamente con el eje. En
los extremos del eje 16 se encuentran fijos dos brazos 20 y 22. En
el extremo libre del brazo 20 se fija una horquilla 24 articulada
mediante un pasador 26. En extremo de la horquilla 24 está fija una
varilla 39 cuyo otro extremo está asociado al sistema de palancas
del pedal de freno, y que está dispuesta para ejercer un esfuerzo
de tracción sobre la horquilla 24, esto es, en dirección de la
flecha, cuando se acciona el pedal de freno. La conexión articulada
de la horquilla 24 al brazo 20 permite la reposición inmediata del
propio pedal en respuesta a una reducción de la entrada por parte
del operador. Sobre el brazo 22 está articulada otra horquilla 32
mediante un pasador 34 que atraviesa el brazo y sobresale en el
interior de unas ranuras 36 formadas en los lados opuestos de la
horquilla. A la horquilla 32 está fija una varilla 38 dispuesta para
producir el frenado en caso de que se perdiera la presión
hidráulica, como se explicara después con mayor detalle.
En un soporte fijo a la placa de base 10 se
encuentra montada una válvula moduladora indicada en general por la
referencia numérica 40 y que presenta un cuerpo de válvula 42 con
una corredera 44 que se desplaza en su interior y está solicitada
hacia el exterior del cuerpo. En el extremo libre de la corredera 44
se encuentra fija una horquilla 46. Entre ambos lados de la
horquilla 46 se extiende un pasador 48 sobre el que se monta un
rodillo giratorio 50, el cual se mantienen contacto con la leva 18
por el empuje hacia fuera ejercido sobre la corredera 44 de la
válvula. De este modo el rodillo 50 actúa como palpador de la
leva.
Como se ilustra en la Fig. 2, a través del
conducto 51, se envía fluido hidráulico a presión al orificio de
entrada 52 de la válvula moduladora 40, mediante una bomba
hidráulica 54 que recibe fluido procedente de un depósito 58 a
través de conducto 56. La bomba 54 puede estar accionada con
cualquier tipo de fuente de energía, pero es preferible que esté
accionada por un motor eléctrico de tal manera que se encuentre
disponible una presión hidráulica para el frenado, al menos
temporalmente, en el caso de fallo del motor del vehículo, al estar
alimentado el motor eléctrico por las baterías del vehículo. También
puede ser deseable, con la misma finalidad, derivar un acumulador
del conducto 51 para el caso de que falle la bomba 54 o su fuente de
energía. Entre el conducto 51 y el depósito 58 se encuentra
conectada de la forma convencional una válvula de desahogo de
presión 60. Un conducto de retorno 62 conecta el orificio de retorno
64 de la válvula 40 con el depósito 58. El orificio 66 de la
válvula 40 está conectado mediante un conducto 68 al orificio 69 de
un accionador hidráulico, indicado en general con la referencia 70.
El accionador 70 presenta un pistón 72 que se desplaza con
movimiento de vaivén dentro de un cilindro 74. En la cara del
extremo exterior del pistón 72, esto es, el extremo referido
comúnmente como extremo del vástago, existe un orificio a través del
cual se extiende el vástago 38. En el extremo 74 del cilindro
opuesto al pistón 72, esto es, el extremo referido comúnmente como
extremo de cabeza, existe una extensión tubular hueca 76, hacia el
interior del mismo. El extremo interior del cilindro 72 presenta
una pestaña que se extiende hacia fuera y que se acopla de forma
hermética con la superficie interior de la pared exterior del
cilindro 74 y una pestaña que se extiende hacia dentro y que se
acopla de forma hermética con la superficie exterior de la extensión
tubular hueca 76. Entre la pestaña 78 del pistón 72 y el extremo
del vástago del cilindro 74 se encuentra interpuesto un muelle de
compresión 82 que solicita al accionador 70 hacia su posición
cerrada. El accionador 70 comprende, pues, un pistón hueco y un
cilindro a través del cual se extiende el conjunto de un cable 30.
El conjunto del cable 30 incluye una cubierta exterior 31 y un
cable interior 33, el cual está fijo a un disco pesado 84 que se
acopla normalmente con la cara exterior del pistón 72 para actuar
como elemento de transmisión de esfuerzos cuando se efectúa una
tracción sobre el cable 33. El vástago 38 también está fijo al disco
84, mediante una junta, tal como una junta universal esférica 81,
interpuesta en el vástago 38 para proporcionar una compensación de
posibles pequeñas desalineaciones entre el eje del vástago 38 y el
pistón hueco y el cilindro.
El extremo del cable interior 33 opuesto a su
conexión con el disco 84 está articulado mediante un pasador a una
palanca fija a un eje transversal 86 en la proximidad de su extremo,
este eje transversal se extiende sustancialmente a través de la
anchura del vehículo y está articulado sobre el bastidor del mismo
en cada extremo. A cada extremo del eje transversal se encuentra
fija una palanca de transmisión, una de las cuales 88 se representa
en la figura. Unas varillas de accionamiento, una de las cuales 90
se representa, están articuladas entre cada una de las palancas de
transferencia y la palanca de accionamiento de un conjunto de
acoplamiento del freno de los accionamientos finales del vehículo.
Las palancas de accionamiento, una de las cuales se representa en
92, tienen como misión el accionamiento del conjunto de embrague
asociado 94. Los conjuntos de acoplamiento del freno son
convencionales, y comprenden sustancialmente tres placas, la de
centro conectada a masa y las otras montadas en el eje de las
ruedas motrices, que son presionadas mecánicamente entre sí para
retardar o detener el giro del eje de dichas ruedas motrices cuando
la palanca de accionamiento 92 gira por la acción de la varilla de
accionamiento 90. Las palancas de accionamiento, tales como la 92,
están solicitadas normalmente hacia una posición en la cual las
placas de los conjuntos de embrague están desacopladas.
Cuando el freno no está aplicado, la leva 18
permite que la corredera de la válvula 44 adopte la posición
representada en la Fig. 2, quedando el orificio de entrada 52
completamente bloqueado y el orificio 66 en comunicación con el
orificio de retorno 64. En tales condiciones, el orificio 69 del
cilindro está totalmente en comunicación con el depósito 58
permitiendo que el muelle de compresión 82 retraiga totalmente el
pistón 72. De este modo, no se ejerce ninguna fuerza ni
desplazamiento sobre el disco 84 y la palanca de accionamiento 92
puede desplazarse por su propio empuje interno a una posición
totalmente libre, esto es, sin ejercer la acción de freno. La menor
presión que produzca el conductor en el pedal de freno aplicará un
esfuerzo de tracción sobre el vástago 39 dando lugar a que giren la
palanca 20 y el eje 16 unido a la misma. La leva 18 girará a su vez
desplazando la corredera 44 de la válvula 40 y conectando el
orificio de alimentación 52 con el orificio 66. La leva presenta un
perfil que inicia el movimiento de la corredera de la válvula
justamente bajo el punto de inicio de la válvula moduladora y
presenta una subida rápida inicial, que permite la aplicación de
una presión suficiente, casi inmediatamente, para superar el
rozamiento sistema. El perfil o elevación se vuelve a continuación
suave y gradual hasta que se alcanza la depresión total de la
corredera 44 de la válvula 40. A continuación el perfil de la leva
18 se mantiene constante para evitar cualquier daño posible a la
válvula. A medida que se presiona el pedal, se dirige el fluido
hidráulico de la bomba 54 hacia el accionador 70 produciendo la
extensión del pistón 72. Esta extensión del pistón 72 da lugar a que
el disco 84 del cable 33 al cual se encuentra fijo se desplace
hacia la izquierda de la imagen de la Fig. 2. El desplazamiento del
cable 33 dará como resultado el giro de cada una de las palancas de
accionamiento 92 ejerciendo la acción de freno. Como la válvula 40
es una válvula moduladora, el nivel de frenado estará siempre
relacionado con la posición del pedal puesto que la presión
determinará la posición de la leva 18. Por tanto, el conductor
puede pisar el pedal en cualquier punto de su recorrido, mantener el
pedal en esta posición, y conseguir el correspondiente nivel de
frenado. El conductor puede después desplazar el pedal a otra
posición y el nivel de frenado cambiará en consecuencia.
Normalmente, es decir, cuando se dispone de
presión hidráulica la aplicación de los frenos se produce por el
acoplamiento del pistón 72 con el disco 84 fijo al cable 33. En
tales condiciones, el brazo 22, que gira con el eje 16, la
horquilla 32 y el pasador 34 se limitan a seguir el movimiento
causado por el pistón 72, y se desplaza dentro de la ranura 36 de
la horquilla 32. Sin embargo, ante una pérdida de presión
hidráulica, el pistón 72 permanecerá retraído, y el giro del brazo
22 dará lugar a que el pasador 34 entre en contacto con el extremo
de la ranura 36. El desplazamiento del vástago 38, necesario para
accionar el freno, será entonces el resultado de un giro continuado
el brazo 22. Cuando esto ocurre, el disco 84 se separa de la cara
del pistón 72, puesto que el disco está fijo al vástago 38 y no
existe una conexión directa entre el vástago 38 y el pistón 72. Por
tanto, el conductor tiene la posibilidad de producir la detención
completa del vehículo incluso en ausencia de una presión
hidráulica.
La expresión vehículo pesado utilizada en el
presente documento se refiere a los de veinte toneladas o
superiores, tales como el vehículo pesado de recuperación
HÉRCULES.
Aunque en la presente memoria se ha expuesto una
forma de realización preferida de la presente invención, pueden
introducirse en la misma varias modificaciones y cambios sin
apartarse por ello del alcance de la invención tal como se define
en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Sistema de frenado
controlado por el pedal de un operador para un vehículo que
presenta un conjunto de acoplamiento de freno accionado
mecánicamente para el frenado del vehículo, que comprende:
una válvula hidráulica moduladora (40);
una bomba hidráulica (54) para suministrar fluido
hidráulico a presión a dicha válvula (40);
un accionador hidráulico (70) que puede
extenderse bajo presión y que está conectado para recibir presión
de dicha válvula (40);
una varilla de accionamiento (90) conectada,
cuando se encuentra sometida a tracción, para aplicar dicho
conjunto de embrague (94), y
un elemento de transmisión de fuerza (88) fijado
a dicha varilla (90) y que puede acoplarse mediante dicho
accionador (70) para tensionar dicha varilla (90) cuando se extiende
dicho accionador (70), con lo cual el esfuerzo de frenado depende
de la posición de dicho pedal,
caracterizado porque dicho sistema de
frenado comprende además una leva (18) que gira por la acción de
dicho pedal para el accionamiento de dicha válvula (40).
2. Sistema de frenado según la reivindicación
1, en el que dicha válvula (40) es una válvula moduladora de
presión.
3. Sistema de frenado según la reivindicación
2, que comprende además:
un eje giratorio (16) fijo a dicha leva (18);
un brazo primero (20) fijo a dicho eje (16);
una primera horquilla (24) articulada mediante un
pasador a dicho brazo primero (20);
una varilla de accionamiento (39) fija a dicha
horquilla primera (24) y conectada con dicho pedal para el giro de
dicho eje (16) en respuesta al desplazamiento de dicho pedal.
4. Sistema de frenado según la reivindicación
3, en el que dicho accionador hidráulico (70) comprende:
un cilindro (74) que presenta una extensión
tubular;
un pistón (72) con un extremo exterior que
presenta un orificio que se extiende a lo largo del interior de
dicho cilindro (74) de manera recíproca, y
una varilla (38) que se extiende a través de
dicha extensión tubular (76) y dicho orificio.
5. Sistema de frenado según la reivindicación
4, que comprende además:
un segundo brazo (22) fijo al eje (16) para girar
con el mismo; y
una segunda horquilla (32) articulada mediante un
pasador a dicho segundo brazo (22) y fija a la dicha varilla
(38)
en el que dicha varilla (38) se somete a
tracción, en ausencia de presión hidráulica, por el giro de dicho
eje (16).
6. Sistema de frenado según la reivindicación
5, que comprende además:
una junta (81) interpuesta en dicha varilla (38)
entre el cilindro (74) y dicha segunda horquilla (32).
7. Sistema de frenado para un vehículo que
presenta un par de vías, cada una de las cuales es accionada por un
accionamiento final con un conjunto de acoplamiento de freno
accionado mecánicamente por una palanca de accionamiento (92) para
proceder al frenado del vehículo, estando dotado dicho vehículo de
un pedal accionado por el conductor para la aplicación del mismo,
comprendiendo dicho sistema:
una válvula (40) que presenta una corredera
desplazable (44);
un accionador hidráulico (70) que es extensible y
está conectado para recibir fluido hidráulico a presión procedente
de dicha válvula (40);
un elemento transmisor de fuerza (88) que puede
acoplarse con dicho accionador (70), y
una varilla de accionamiento (90) fija a dicho
elemento (88) y conectada a dichas palancas de accionamiento (92)
para aplicar dichos frenos en respuesta a la depresión de dicho
pedal,
y caracterizado porque dicho sistema de
frenado comprende además:
una placa de base (10) fija a dicho vehículo;
un eje (76) articulado en dicha placa de base
(10) y soportado por la misma;
una leva (18) fija a dicho eje (16);
un palpador de leva (50) dispuesto en dicha
corredera (44) y que se acopla con dicha leva (18), y
un primer brazo (20) fijo a dicho eje (16) y
conectado a dicho pedal para producir el giro de dicho eje (16) en
respuesta al desplazamiento de dicho pedal.
8. Sistema de frenado según la reivindicación
7, en el que dicha válvula (40) es una válvula moduladora de
presión.
9. Sistema de frenado según la reivindicación
8, en el que dicho accionador (70) comprende:
un cilindro (74) conectado para recibir fluido
hidráulico de dicha válvula (40) y que presenta una extensión
tubular; y
un pistón (72) que presenta un extremo exterior
con un orificio que atraviesa el interior del cilindro de manera
recíproca y que se extiende bajo presión hidráulica;
pudiendo acoplarse dicho elemento (88) con dicho
extremo exterior y dicha varilla (38) que se extiende a través de
dicho orificio y dicha extensión tubular (76).
10. Sistema de frenado según la reivindicación
9, que comprende además:
un segundo brazo (22) unido a dicho eje (16),
y
una segunda horquilla (32) articulada mediante un
pasador a dicho segundo brazo (22) y conectada a dicha varilla
(38),
de manera que el giro de dicho eje (16)
permitirá, en ausencia de una presión hidráulica, que dicho segundo
brazo (22) ejerza una tracción sobre dicha varilla (38) cuando dicho
eje (16) es obligado a girar por dicho pedal para la aplicación del
freno.
11. Sistema de frenado según la reivindicación
10 y que comprende además una junta (81) interpuesta en dicha
varilla (38) entre dicha segunda horquilla (32) y dicho pistón (72)
para permitir que dicha varilla (38) se desplace libremente en el
interior de dicho orificio y dicha extensión tubular (76).
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