ES2280828T3 - Dispositivo de simulacion de pedal. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de simulación de pedal (10; 110; 210; 310; 410) para la simulación del comportamiento de reacción de un pedal (12), en particular de un pedal de freno de un sistema de freno de vehículo con - un cilindro (134; 234; 334; 434), - un émbolo (136; 236; 336; 436) dispuesto de forma desplazable en el interior del cilindro (134; 234; 334; 434), que está acoplado al pedal (12) y que delimita una cámara de trabajo (144; 244; 344; 444) en el interior del cilindro (134; 234; 334; 434), - un elemento de retroceso (26), que es capaz de ejercer una fuerza de retroceso sobre el pedal (12) y - un dispositivo de modelado para influir en el comportamiento de reacción del pedal (12), que está conectado fluídicamente con la cámara de trabajo (144; 244; 344; 444), caracterizado porque, en caso de un accionamiento del pedal (12), se establece una depresión en la cámara de trabajo (144; 244; 344; 444).

Description

Dispositivo de simulación de pedal.

La invención se refiere a un dispositivo de simulación de pedal para simular el comportamiento de reacción de un pedal, en particular de un pedal de freno de un sistema de freno de un vehículo, con un cilindro, un émbolo dispuesto de forma desplazable en el interior del cilindro, que está acoplado al pedal y que delimita una cámara de trabajo en el interior del cilindro, un elemento de retroceso, que es capaz de ejercer una fuerza de retroceso sobre el pedal, y un dispositivo de modelado para influir en el comportamiento de reacción del pedal, que está conectado fluídicamente con la cámara de trabajo.

Los dispositivos de simulación de pedal de este tipo ya se están usando en vehículos en los que un sistema de freno electrohidráulico o un sistema de freno electromotor está desacoplado mediante un pedal de freno de la generación de fuerza de frenado. Este tipo de sistemas de freno se denominan sistemas de freno de vehículos "brake-by-wire" (freno por cable), puesto que el sistema de freno electrohidráulico o electromotor propiamente dicho, que provoca el efecto de frenado, está desacoplado mecánicamente del pedal de freno que inicia el accionamiento del frenado. Por lo contrario, se detecta electrónicamente mediante sensores adecuados un accionamiento del pedal de freno con ayuda de diferentes parámetros como, por ejemplo, el recorrido actual del pedal del freno o la fuerza aplicada sobre el pedal del freno, así como la aceleración del pedal del freno controlándose el sistema de freno correspondiente con ayuda de las magnitudes detectadas. Para transmitir al conductor de un automóvil a pesar de ello una característica de pedal de freno mecánica conocida por él, en la que el pedal de freno prevé en su accionamiento, a medida que aumenta el recorrido, una resistencia creciente a un accionamiento más allá de este punto y en el que el pedal de freno retrocede tras su liberación de forma amortiguada a su posición de partida según una histéresis, se usan los dispositivos de simulación de pedal del tipo indicado al principio.

Un dispositivo de simulación de pedal de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE10039670A1. En este dispositivo de simulación de pedal, en caso de un accionamiento del pedal de freno el émbolo acoplado al mismo a través de una barra de conexión se desplaza en el cilindro. Durante este proceso, desde una cámara de trabajo encerrada por el cilindro y el émbolo se hace pasar gas a presión por un dispositivo de estrangulación. Con ayuda del dispositivo de estrangulación puede influirse en el comportamiento de salida del gas y, por lo tanto, en la resistencia que resulta en caso de un movimiento del émbolo en el interior del cilindro. No obstante, se ha mostrado que el dispositivo de simulación de pedal según este estado de la técnica presenta un comportamiento de reacción relativamente lento. Esto se debe a que el émbolo puede moverse a lo largo de un recorrido relativamente largo en el interior del cilindro debido a la elevada compresibilidad del gas, sin que se oponga a este movimiento una resistencia suficientemente fuerte y perceptible para el conductor del automóvil debido a la compresión del gas y el efecto del dispositivo de estrangulación. El aumento de presión en el interior del cilindro no es suficiente hasta que el émbolo se haya desplazado un recorrido considerable, de modo que se genere una resistencia perceptible al accionamiento del pedal. Por consiguiente, el conductor tiene la impresión indeseada de que el sistema de freno no se active hasta un momento relativamente tarde.

Por el documento DE19755481C2 se conoce un dispositivo de simulación de pedal similar al estado de la técnica anteriormente descrito. Este prevé que, en caso de un accionamiento del pedal de freno, el gas encerrado entre el émbolo y el cilindro pueda salir fundamentalmente sin impedimento a través de una válvula de retención de la cámara de trabajo, generándose una resistencia al movimiento del pedal mediante un resorte. En el movimiento de retroceso del pedal actúa, en cambio, un elemento de estrangulación, a través del cual puede entrar gas de forma retardada en la cámara de trabajo encerrada por el émbolo y el cilindro, de modo que se imponga una histéresis al movimiento del pedal del freno, pudiendo retroceder el mismo bajo la acción del resorte de retroceso de forma amortiguada a su posición de partida. No obstante, la característica de movimiento de este dispositivo de simulación de pedal difiere fuertemente del comportamiento deseado, en particular, debido al resorte que transmite al conductor una resistencia constante a su accionamiento del pedal.

Además, se conoce un dispositivo de simulación de pedal de freno por el documento EP0771705B1, en el que el émbolo se mueve en un cilindro cerrado por los dos lados, de modo que el émbolo delimite a los dos lados una cámara de trabajo, respectivamente. En el émbolo está previsto un taladro que permite un intercambio de gas entre las dos cámaras en el interior del cilindro. Al accionar el pedal del freno, el émbolo se mueve en el interior del cilindro, pudiendo fluir gas de una cámara de trabajo a través del émbolo a la otra cámara de trabajo. No obstante, esto conduce a una amortiguación insuficiente del movimiento del émbolo, de modo que la característica del pedal de freno resultante difiere fuertemente de la característica que ha de ser transmitida al conductor.

Por el documento DE19638102C1 se conoce finalmente un sistema de freno de vehículo hidráulico en el que la idea básica del desacoplamiento del pedal de freno está realizada por el sistema de freno propiamente dicho.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de simulación de pedal del tipo indicado al principio que con una estructura sencilla y un servicio fiable reaccione rápidamente y presente una característica de pedal mejorada en comparación con el estado de la técnica.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo de simulación de pedal para simular el comportamiento de reacción de un pedal, en particular de un pedal de freno de un sistema de freno de un vehículo, con un cilindro, un émbolo dispuesto de forma desplazable en el interior del cilindro, que está acoplado al pedal y que delimita una cámara de trabajo en el interior del cilindro, un elemento de retroceso, que es capaz de ejercer una fuerza de retroceso sobre el pedal, y un dispositivo de modelado para influir en el comportamiento de reacción del pedal, que está conectado por fluidos con la cámara de trabajo. En este dispositivo de simulación de pedal está previsto según la invención que en caso de un accionamiento del pedal se establezca una depresión en la cámara de trabajo.

La depresión que se establece en caso de un accionamiento del pedal de freno en la cámara de trabajo depende del comportamiento del dispositivo de modelado y puede ser reducida mediante un fluido que fluye por el dispositivo de modelado. Debido al volumen (muerto) de preferencia relativamente pequeño de la cámara de trabajo al principio del accionamiento del pedal, esta depresión puede alcanzar en un tiempo relativamente corto del accionamiento del pedal, es decir, tras un recorrido de accionamiento relativamente corto, un valor relativamente grande, de modo que el dispositivo de simulación de pedal reaccione rápidamente. El dispositivo de modelado permite a continuación sólo una entrada posterior limitada de fluido en la cámara de trabajo, de modo que el pedal sólo pueda accionarse con una resistencia adecuada. En caso de una liberación del pedal, el elemento de retroceso, que puede estar configurado a libre elección, lo hace retroceder a su posición de partida, pudiendo influir el dispositivo de modelado también en este movimiento de retroceso.

Como fluido pueden usarse según la invención fluidos adecuados como, por ejemplo, líquido de freno o glicerina. No obstante, la invención también es especialmente adecuada para el uso en un sistema neumático, de modo que pueda usarse como fluido un gas o una mezcla de gases, en particular aire, aprovechándose la compresibilidad y la capacidad de expansión del mismo. A continuación, la invención se discutirá, por lo tanto, en particular respecto al uso de un fluido gaseoso.

Según la invención puede estar previsto que el dispositivo de modelado conecte la cámara de trabajo con la atmósfera del entorno. Como alternativa a ello también puede estar previsto que el dispositivo de modelado conecte la cámara de trabajo con un depósito de fluido separado o separable de la atmósfera del entorno. Es recomendable que, en caso de accionamiento del pedal, el fluido entre desde el exterior del cilindro en la cámara de trabajo.

Para conseguir el efecto de amortiguación del dispositivo de modelado puede estar previsto según la invención que éste comprenda al menos un canal de estrangulación con un dispositivo de estrangulación. Puede tratarse de un dispositivo de estrangulación preconfigurado. En una variante de la invención está previsto, por lo contrario, que el dispositivo de estrangulación sea ajustable. El dispositivo de estrangulación puede ajustarse manualmente durante el primer montaje y durante el mantenimiento del sistema de freno. No obstante, también es posible controlar y ajustar el dispositivo de estrangulación también de forma activa durante el servicio del sistema de freno del vehículo, por ejemplo pudiendo adoptar el dispositivo de estrangulación distintos estados en función de diferentes estados de servicio del sistema de freno o de situaciones de marcha y pudiendo transmitir al conductor, por lo tanto, también diferentes características de frenado, respectivamente, en función del servicio del sistema de freno del
vehículo.

Además, en una variante de la invención el dispositivo de modelado puede comprender un canal de derivación que pone en derivación el canal de estrangulación. De esta forma es posible que, en caso de una liberación del pedal después de su accionamiento, salga fluido de la cámara de trabajo a través del canal de derivación bajo el efecto del elemento de retroceso. Esto significa que, gracias al dispositivo de estrangulación, se opone una resistencia de una magnitud adecuada al accionamiento del pedal, mientras que en caso de un liberación del pedal tras un accionamiento previo se puede poner fundamentalmente en derivación el dispositivo de estrangulación, de modo que el movimiento de retroceso pueda realizarse con una amortiguación claramente reducida y, por lo tanto, de forma más rápida. Es decir, se impone una histéresis al movimiento del pedal. Esto puede conseguirse, por ejemplo, porque el canal de derivación presenta una válvula de retención, que permite fundamentalmente sin impedimento una salida de fluido de la cámara de trabajo y que bloquea una entrada de fluido en la cámara de trabajo. El uso de una válvula de retención tiene la ventaja de que se trata de un componente relativamente sencillo y, por lo tanto, disponible por un precio económico, con un servicio fiable.

En una variante del dispositivo de simulación de pedal según la invención está previsto que el cilindro esté cerrado en su extremo alejado de la cámara de trabajo y que encierre junto con el émbolo una cámara de trabajo complementaria y que, en caso de un accionamiento del pedal de freno, salga fluido de la cámara de trabajo complementaria por el dispositivo de modelado del cilindro. Esta medida prevé que, además de la cámara de trabajo, esté prevista otra cámara de trabajo, es decir, la cámara de trabajo complementaria, con la que pueda influirse más en el comportamiento del pedal de freno. El dispositivo de modelado comprende, por lo tanto, componentes que están asignados a la cámara de trabajo y otros componentes que están asignados a la cámara de trabajo complementaria.

Si en este contexto se hace referencia al dispositivo de modelado, este concepto no significa forzosamente que todos los componentes previstos para influir en el comportamiento de reacción del pedal estén reunidos en un módulo común. Por lo contrario, el concepto dispositivo de modelado debe ser un concepto general para aquellos componentes que pueden influir en el comportamiento de reacción del pedal, independientemente de si están reunidos en un módulo común o de si están asignados por separado, respectivamente, a la cámara de trabajo o a la cámara de trabajo complementaria.

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También respecto a la cámara de trabajo complementaria puede estar previsto que ésta esté conectada a través del dispositivo de modelado con la atmósfera del entorno o que ésta esté conectada como alternativa a través del dispositivo de modelado con un depósito de fluido separado o separable de la atmósfera del entorno.

Además, de forma análoga a los componentes del dispositivo de modelado asignados a la cámara de trabajo, puede estar previsto que el dispositivo de modelado comprenda también al menos un canal de estrangulación con un dispositivo de estrangulación asignado a la cámara de trabajo complementaria, pudiendo ser también el dispositivo de estrangulación asignado a la cámara de trabajo complementaria controlable de forma esporádica o permanente y, por lo tanto, ajustable. De la misma forma, el dispositivo de modelado puede comprender también un canal de derivación asignado a la cámara de trabajo complementaria, con el que puede ponerse en derivación el dispositivo de estrangulación asignado a la cámara de trabajo complementaria.

No obstante, hay que indicar que los componentes asignados a la cámara de trabajo complementaria, es decir, el dispositivo de estrangulación y el canal de derivación, pueden estar dispuestos de forma inversa a los de la cámara de trabajo según la descripción anteriormente expuesta. Dicho de otro modo, esto significa que, en caso de una liberación del pedal después de su accionamiento, entre fluido a través del canal de derivación en la cámara de trabajo complementaria bajo el efecto del elemento de retroceso. Si el accionamiento del pedal de freno debe realizarse, por ejemplo, de forma amortiguada como se ha explicado ya anteriormente respecto a la cámara de trabajo y si el movimiento de retroceso sólo debe realizarse con una amortiguación reducida, en el marco de esta variante de la invención está previsto que, en caso de un accionamiento del pedal de freno, el fluido que se hace salir a presión de la cámara de trabajo complementaria deba fluir por el dispositivo de estrangulación asignado a la cámara de trabajo complementaria cerrando durante este proceso la válvula de retención. En una posterior liberación del pedal, el fluido debe entrar de la atmósfera del entorno en la cámara de trabajo complementaria. Esto se realiza fundamentalmente a través de la válvula de retención que se abre en esta dirección de flujo, de modo que sólo una pequeña parte del fluido que entra en la cámara de trabajo complementaria fluya por el dispositivo de estrangulación.

En una variante de la invención puede estar previsto, además, que la cámara de trabajo y la cámara de trabajo complementaria estén conectadas a través del dispositivo de modelado, fluyendo en caso de un accionamiento del pedal fluido de la cámara de trabajo complementaria a través del dispositivo de modelado a la cámara de trabajo y fluyendo en caso de una liberación del pedal después de su accionamiento fluido de la cámara de trabajo a través del dispositivo de modelado a la cámara de trabajo complementaria. En esta variante de la invención, el dispositivo de modelado puede comprender un dispositivo de estrangulación, así como un canal de derivación con válvula de retención, estando orientada la válvula de retención de tal forma que quede bloqueada en caso de un flujo de la cámara de trabajo complementaria a la cámara de trabajo y que quede abierta en caso de un flujo en el sentido opuesto. Esto conduce a que, en caso de un accionamiento del pedal, el fluido sea aspirado de la cámara de trabajo complementaria a través del dispositivo de estrangulación a la cámara de trabajo, sin que pueda ajustarse una corriente de fluido a través del canal de derivación. Después de la liberación del pedal, el pedal y, por lo tanto, el émbolo en el cilindro se fuerzan para que vuelvan a su posición de partida bajo el efecto del elemento de retroceso, pudiendo volver el fluido que se encuentra en la cámara de trabajo a través del canal de derivación en gran medida sin impedimento a la cámara de trabajo complementaria cuando la válvula de retención está abierta.

A continuación, la invención se explicará con ayuda de las figuras adjuntas. Muestran:

la fig. 1 una vista de conjunto esquemática de un pedal realizado como pedal de freno;

la fig. 2 una vista detallada del dispositivo de simulación de pedal según un primer ejemplo de realización de la presente invención;

la fig. 3 una vista detallada según la figura 2 de acuerdo con un segundo ejemplo de realización de la presente invención;

la fig. 4 una vista detallada según las figuras 2 y 3 de acuerdo con un tercer ejemplo de realización de la presente invención;

la figura 5, una vista detallada según las figuras 2 a 4 según un cuarto ejemplo de realización de la presente invención y

la figura 6, un diagrama de fuerza-recorrido para una explicación más detallada del dispositivo de simulación de pedal según la invención, así como del estado de la técnica.

La figura 1 muestra de forma esquemática como un dispositivo de simulación de pedal 10 según la invención, realizado en el caso descrito como dispositivo de simulación de pedal de freno, actúa en combinación con un pedal de freno 12. El pedal de freno 12 está fijado de forma giratoria en una suspensión 14 en una carrocería de vehículo 16 y está acoplado mediante una articulación giratoria 18 a una barra de accionamiento 20 para el movimiento común. En su extremo alejado de la suspensión 14, el pedal de freno 12 presenta una almohada de apoyo 22, sobre la que un conductor de un vehículo aplica la fuerza de accionamiento de freno F_{B} para el accionamiento del freno del mismo, empujándolo hacia abajo con el pie. Después de finalizar el frenado, el conductor reduce la fuerza de accionamiento de freno F_{B} y vuelve a liberar el pedal de freno 12.

La barra de accionamiento 20 desemboca en el dispositivo de simulación de pedal 10 representado de forma esquemática y que se explicará a continuación más detalladamente. En la barra de accionamiento 20 está dispuesto fijamente un tope 24. En éste se apoya un extremo de un elemento de retroceso elástico en forma de un resorte 26. El otro extremo del resorte 26 se apoya en el lado de la carcasa del dispositivo de simulación de pedal 10 orientado hacia el pedal de freno 12. En caso de un accionamiento del pedal de freno 12 y la inserción de la barra de accionamiento 20 en la carcasa del dispositivo de simulación de pedal 10 iniciada de esta forma, el resorte 26 se comprime y provoca un movimiento de retroceso en la posterior liberación del pedal de freno 12.

El dispositivo de simulación de pedal 10 comprende sensores no detalladamente representados, que detectan parámetros que caracterizan el accionamiento del pedal de freno 12 como, por ejemplo, la velocidad de accionamiento, el recorrido de accionamiento o la magnitud de la fuerza de accionamiento de freno F_{B} y los transmiten a través de las líneas 28, 30, 32 a una unidad de mando. La unidad de mando manda, a continuación, el sistema de freno de vehículo, por ejemplo, un sistema de freno de vehículo hidráulico o electromecánico (no mostrados, respectivamente), en función de los parámetros detectados.

A continuación, se explicará más detalladamente la estructura y el funcionamiento del dispositivo de simulación pedal 10. Para ello se remite a las figuras 2 a 5, que muestran distintos ejemplos de realización para el dispositivo de simulación de pedal 10.

El primer ejemplo de realización mostrado en la figura 2 muestra un dispositivo de simulación de pedal 110 con un cilindro 134 abierto en un lado y un émbolo de trabajo 136 guiado en el interior del mismo. El émbolo de trabajo 136 está acoplado a la barra de accionamiento 120 para el movimiento común. La barra de accionamiento 120 pasa por un orificio axial 138, estando dispuesto en el orificio axial un anillo de obturación 140. El anillo de obturación 140 hace que la barra de accionamiento 120 pueda moverse de un lado a otro en la dirección axial de forma estanqueizada al fluido en el interior del orificio axial 138, como está representado en la figura 4 mediante la flecha P.

También en la superficie circunferencial del émbolo de trabajo 136 orientada hacia la pared interior del cilindro 134 está previsto un anillo de obturación 142, de modo que también el émbolo de trabajo 136 pueda moverse de un lado a otro junto con la barra de accionamiento 120 en el interior del cilindro 134 de forma estanqueizada al fluido.

Por lo tanto, el cilindro 134 encierra junto con el émbolo de trabajo 136 y la barra de accionamiento 120 una cámara de trabajo 144 anular. Cerca del extremo cerrado del cilindro 134, en la pared lateral de éste, está previsto un orificio radial 146. Este orificio comunica con una tubería de fluido 148, que tiene asignado un dispositivo de estrangulación 150. El dispositivo de estrangulación 150 puede ajustarse de forma manual o electromecánica, de modo que pueda variarse la sección del flujo de la tubería de fluido 148 dentro de un marco predeterminado.

La cámara de trabajo 144 está llena de aire y comunica con la atmósfera del entorno cuando se abre la tubería de fluido 148 o el dispositivo de estrangulación 150.

Si se acciona ahora el pedal de freno 12 según la figura 1 por la fuerza de accionamiento de freno F_{B}, la barra de accionamiento 120 se desplaza según la flecha P_{1} en la figura 2 hacia la derecha. Esto conduce a que el émbolo 136 se mueve junto con la barra de accionamiento 120 en el interior del cilindro 134 en la figura 2 hacia la derecha. De esta forma aumenta el volumen de la cámara de trabajo 144, de modo que se establezca una depresión en la misma. Esta depresión conduce a que la cámara de trabajo 144 aspire aire de la atmósfera del entorno a través del orificio radial 146, la tubería de fluido 148 y el dispositivo de estrangulación 150. No obstante, el dispositivo de estrangulación 150 inhibe esta aspiración del aire del entorno, de modo que debido a la depresión que se establece en la cámara de trabajo 144, el movimiento de la barra de accionamiento 120 y, por lo tanto, del pedal de freno 12, sólo pueda realizarse contra una resistencia. Además de la resistencia que se genera por el resorte 26 en la compresión de éste, el conductor percibe una resistencia que se debe al establecimiento de la depresión en la cámara de trabajo 144. En función del accionamiento del pedal de freno 12, es decir, en función de la magnitud de la fuerza de accionamiento de freno F_{B} aplicada, de la velocidad del accionamiento y del recorrido de accionamiento del pedal de freno 12, así como en función de la posición de estrangulación del dispositivo de estrangulación 150 resulta un valor de resistencia, respectivamente. Por lo tanto, es posible transmitir al conductor gracias al dispositivo de simulación de pedal 110 una evolución de resistencia para el accionamiento del pedal de freno 12 que le haga creer que el pedal de freno 12 interactúa directamente con el sistema de freno del vehículo. En realidad, la interacción se realiza, no obstante, sólo mediante los sensores no mostrados en las figuras 1 y 2, que transmiten a través de las líneas 28, 30 y 32, según los sistemas de freno brake-by-wire de por sí conocidos, parámetros que caracterizan el accionamiento del pedal de freno 12 a una unidad de mando, de modo que el sistema de freno sea mandado electrónicamente en función de los parámetros.

En caso de una liberación del pedal de freno 12 después del accionamiento, es decir, en caso de la reducción de la fuerza de accionamiento de freno F_{B}, en un caso extremo hasta alcanzar cero, la barra de accionamiento 120 no vuelve de forma brusca de su posición de desviación a la posición de partida mostrada en la figura 1. Por lo contrario, el movimiento de retroceso iniciado por el resorte 26 se produce de forma amortiguada, puesto que en este caso el aire existente en la cámara de trabajo 144, que se ha hecho salir a presión de ésta mediante el efecto elástico del resorte 26, debe volver a evacuarse a través del dispositivo de estrangulación 150 a la atmósfera del entorno. Durante este proceso, el dispositivo de estrangulación 150 vuelve a actuar como elemento de amortiguación, de modo que el movimiento de retroceso se produzca de forma retardada.

Con el ejemplo de realización según la figura 2 puede conseguirse una reacción lo suficientemente rápida del dispositivo de simulación de pedal 110 en caso de un accionamiento del pedal de freno 12, puesto que la depresión que se establece en la cámara de trabajo 144 sube de forma relativamente rápida y el dispositivo de estrangulación 150 conduce a una resistencia al movimiento axial del émbolo de trabajo 136 que aumenta de forma relativamente rápida. Esto puede verse también en la figura 6, que muestra un diagrama de la fuerza de resistencia F_{émbolo \ de \ trabajo} que se produce en el émbolo de trabajo 136 respecto al recorrido de ajuste s_{émbolo \ de \ trabajo} del émbolo de trabajo 136.

Si en la figura 6 se mira, por ejemplo, la curva 152, que caracteriza la forma de realización según la figura 2 para un ajuste determinado del dispositivo de estrangulación 150, se ve que, para conseguir una fuerza de resistencia F_{1} determinada, es necesario un movimiento del émbolo de trabajo a lo largo del tramo s_{1}. Hasta alcanzar la fuerza de resistencia F_{1} en el émbolo de trabajo 136, la fuerza de resistencia aumenta según la curva 152 con una pendiente relativamente pronunciada. No obstante, a medida que aumente el volumen de la cámara de trabajo 144, este aumento se aplana hasta que finalmente tome una evolución asintótica. La curva 152 corresponde al caso que, al principio de un accionamiento del pedal de freno 12 existe un volumen muerto reducido en la cámara 144 (s_{émbolo \ de \ trabajo} \approx 0). En caso de un volumen muerto mayor al principio de un accionamiento del pedal de freno, se obtiene la característica indicada mediante la curva 154. La curva 154 muestra un aumento más plano al principio.

La figura 6 muestra, además, dos curvas representadas con líneas de trazos y puntos, que representan la evolución de la fuerza de resistencia en el émbolo de trabajo en sistemas según el estado de la técnica de acuerdo con el documento DE 100 39 670 A1 descrito al principio. Como ya se ha explicado al principio, en estos sistemas la fuerza de resistencia no se genera mediante una depresión sino mediante una sobrepresión generada en el cilindro mediante el émbolo de trabajo desplazado. La curva 156 muestra al principio, es decir, tras un recorrido de accionamiento reducido, un aumento claramente más plano que la curva 152, de modo que el émbolo de trabajo deba recorrer un recorrido s_{2} considerablemente más largo hasta que se haya alcanzado la fuerza de resistencia F_{1} deseada en el émbolo de trabajo. No obstante, a continuación, aumenta más la resistencia generada por el dispositivo de simulación de pedal. La curva 158 corresponde a la amortiguación en caso de un recorrido de retorno del pedal de freno. La superficie entre las dos curvas 156 y 158 corresponde, por lo tanto, a la histéresis de un ciclo de accionamiento del pedal de freno.

Las curvas características representadas en la figura 6 son válidas para el caso de una velocidad de accionamiento constante del pedal de freno 12. En caso de un accionamiento más rápido, se opone una mayor resistencia al accionamiento y viceversa. Es deseado un comportamiento de accionamiento de este tipo, puesto que corresponde al comportamiento de accionamiento acostumbrado de sistemas de freno convencionales con un servofreno por depresión. La causa para el desarrollo de las curvas características que dependen de la velocidad de accionamiento en el ejemplo de realización según la figura 2 es el hecho de que, en caso de una velocidad de accionamiento menor, se ajuste una depresión menor en la cámara de trabajo 144 que en caso de una velocidad de accionamiento elevada. La causa de ello es la característica de flujo del dispositivo de estrangulación 150.

En resumen, puede constatarse haciéndose referencia a la figura 6 que el dispositivo de simulación de pedal según la invención, que trabaja con depresión, reacciona más rápidamente a un accionamiento del pedal de freno 12 que los dispositivos de simulación de pedal que trabajan con sobrepresión según el estado de la técnica.

A continuación, se describirá el segundo ejemplo de realización del dispositivo de simulación de pedal según la invención mostrado en la figura 3. Para facilitar la descripción y para evitar repeticiones, se usarán los mismos signos de referencia que en las figuras 1 y 2 anteponiéndose, no obstante, la cifra "2". Sólo se describirán las diferencias de la primera forma de realización según la figura 2.

La segunda forma de realización según la figura 3 se distingue de la primera forma de realización según la figura 2 sólo porque la tubería de fluido 248, que está acoplada al orificio radial 246, comprende una tubería de derivación 260, que pone en derivación el dispositivo de estrangulación 250. En la tubería de derivación 260 está prevista una válvula de retención 262, que bloquea una corriente de aire de la atmósfera del entorno al orificio radial 246 y, por lo tanto, a la cámara de trabajo 244. Una corriente de aire opuesta, es decir, una corriente de aire de la cámara de trabajo 244 a través del orificio radial 246 a la atmósfera del entorno, puede pasar, por lo contrario, en gran medida sin impedimento por la válvula de retención 262.

El dispositivo de simulación de pedal 210 según la figura 3 funciona, por lo tanto, en el servicio de otra forma que el dispositivo de simulación de pedal 110 según la figura 2 porque, en caso de un movimiento de retroceso de la barra de accionamiento 20 y, por lo tanto, del émbolo de trabajo 236 según la flecha P_{2}, el aire contenido en la cámara de trabajo 244 puede salir en gran medida sin impedimento a la atmósfera del entorno, poniéndose en derivación el dispositivo de estrangulación 250 mediante la tubería de derivación 260. Esto significa que el pedal de freno 12 puede volver de forma relativamente rápida a su posición de partida bajo el efecto del resorte 26 y en gran medida sin amortiguación por el dispositivo de estrangulación 250. Por lo contrario, el dispositivo de estrangulación 250 actúa de forma casi sin cambios en comparación con el ejemplo de realización según la figura 2 en el segundo ejemplo de realización según la figura 3, puesto que la válvula de retención 262 cierra cuando en la cámara de trabajo 244 se aspira aire de la atmósfera del entorno bloqueando una corriente de aire por la tubería de derivación 260.

La figura 4 muestra un tercer ejemplo de realización del dispositivo de simulación de pedal 310 según la invención. Para los mismos componentes o para los componentes que actúan de la misma forma se usan los mismos signos de referencia que en las figuras 1 a 3 anteponiéndose, no obstante, la cifra "3".

La tercera forma de realización según la figura 4 se distingue de la segunda forma de realización según la figura 3 porque el cilindro 334 ya no está abierto en un lado, sino que está cerrado en el lado alejado de la barra de accionamiento 320 por la pared frontal 364. De esta forma, en el cilindro 334 existe además de la cámara de trabajo 344 una cámara de trabajo complementaria 366, que está delimitada en un lado por el émbolo de trabajo 336. En esta cámara de trabajo complementaria 366 desemboca cerca de la pared frontal 364 otro orificio radial 368. El orificio radial 368 comunica con una tubería de fluido 370 que comprende, por un lado, un canal de estrangulación 374 con un dispositivo de estrangulación 372 ajustable y, por otro lado, un canal de derivación 374 con una válvula de retención 376. La válvula de retención 376 está dispuesta de tal forma que permita sin impedimento una corriente de aire de la atmósfera del entorno a través de la tubería de derivación 374 pasando por el orificio radial 368 a la cámara de trabajo complementaria 366 bloqueando, por lo contrario, una corriente de aire de la cámara de trabajo complementaria 366 a través del orificio radial 36. Esto conduce a que, en caso de un movimiento de la barra de accionamiento 320 y del émbolo de trabajo 336 en la dirección de la flecha P_{1}, el aire contenido en la cámara de trabajo complementaria 366 deba fluir por el dispositivo de estrangulación 372 amortiguándose por lo tanto la salida por el dispositivo de estrangulación 372. En caso de un movimiento de la barra de accionamiento 320 y del émbolo de trabajo 336 según la flecha P_{2}, el aire puede entrar, por lo contrario, de la atmósfera del entorno fundamentalmente sin impedimento por la válvula de retención 376 a través del orificio radial 368 en la cámara de trabajo complementaria 366, de modo que este movimiento fundamentalmente no sea amortiguado o inhibido por el dispositivo de
estrangulación 372.

El dispositivo de simulación de pedal según la figura 4 muestra un comportamiento de reacción sobre el pedal de freno 12 modificado en comparación con los dispositivos de simulación de pedal según las figuras 2 y 3 porque, a medida que aumente el recorrido de ajuste del émbolo de trabajo 336 en el interior del cilindro 334, aumenta más y más la presión en el interior de la cámara de trabajo complementaria 366. Esto conduce a que, cuando se aplana el aumento de la depresión en la cámara de trabajo 344 a medida que aumenta el recorrido de ajuste del émbolo de trabajo 336, como se ha explicado con referencia a la curva 152 en la figura 6, se aprovecha el efecto de la cámara de trabajo complementaria 366, en la que se establece una sobrepresión. De esta forma, la fuerza de resistencia que tiene un efecto retroactivo sobre el pedal de freno 12 aumenta de forma perceptible para el conductor, incluso cuando aumenta el movimiento de ajuste del émbolo de trabajo 336.

Dicho de otro modo, el dispositivo de simulación de pedal 310 según la figura 4 muestra una reacción relativamente rápida, aumentando también de forma perceptible la resistencia que tiene un efecto retroactivo sobre el pedal de freno en caso de un accionamiento fuerte o prolongado del pedal de freno 12 con una fuerza de accionamiento de freno F_{B} suficientemente elevada y un recorrido de pedal de freno correspondientemente largo.

La figura 5 muestra finalmente un cuarto ejemplo de realización del dispositivo de simulación de pedal 410 según la invención. En la descripción de este ejemplo de realización se vuelven a usar los signos de referencia usados anteriormente para los mismos componentes o para los componentes que actúan de la misma forma anteponiéndose, no obstante, la cifra "4".

El cuarto ejemplo de realización según la figura 5 se distingue del tercer ejemplo de realización según la figura 4 sólo porque las dos tuberías de fluido 448 y 470 están unidas entre sí, presentando las mismas un dispositivo de estrangulación 450 común y un canal de derivación 460 común con válvula de retención 462, que pone en derivación el dispositivo de estrangulación 450. Esta estructura conduce a que, en caso de un movimiento de la barra de accionamiento 420 y del émbolo de trabajo 436 según la flecha P_{1}, sin intercambio de aire con la atmósfera del entorno, se aspira aire de la cámara de trabajo complementaria 466 a través del orificio radial 468, el dispositivo de estrangulación 450, el orificio radial 446 en la cámara de trabajo 444. Esto se realiza de forma estrangulada, cerrándose la válvula de retención 462, de modo que ya no pueda producirse una corriente de aire a través del canal de derivación 460. Por lo tanto, se amortigua un movimiento de este tipo de la barra de accionamiento 420 según la flecha P_{1}. En caso de un movimiento en el sentido opuesto según la flecha P_{2}, el aire de la cámara de trabajo 444 se mete a través del orificio radial 446 a presión en la tubería de fluido 448. Con esta dirección de flujo del aire se abre la válvula de retención 462, de modo que el aire entre fundamentalmente poniendo en derivación el dispositivo de estrangulación 440 en la tubería de fluido 470 y el orificio radial 468 pudiendo entrar a través de éste en la cámara de trabajo complementaria 466. El dispositivo de simulación de pedal 410 según el cuarto ejemplo de realización según la figura 5 muestra, por lo tanto, un comportamiento de reacción sobre el pedal de freno 12 similar al dispositivo de simulación de pedal 210 según la figura 3. Una ventaja de la cuarta forma de realización según la invención de acuerdo con la fig. 5 está en que se trata aquí de un sistema neumático cerrado, que no está expuesto a una contaminación por el aire del entorno que
entra.

Se indica que las formas de realización anteriormente descritas con referencia a las figuras 2 a 6 pueden combinarse a libre elección unas con otras para generar distintas curvas características del comportamiento de reacción.

Anteriormente se ha descrito que con la invención pueden proporcionarse dispositivos de simulación de pedal de diferentes configuraciones, que reaccionan de forma relativamente rápida a un accionamiento del pedal de freno. Hay que indicar que los dispositivos de estrangulación ajustables usados pueden ajustarse manualmente durante el montaje y durante un mantenimiento. También es posible que estos dispositivos de estrangulación puedan controlarse de forma permanente durante el servicio del sistema de freno, por ejemplo de forma electromecánica, para modificar el comportamiento de estrangulación de los mismos y, por lo tanto, el comportamiento del dispositivo de simulación de pedal. Por ejemplo, puede cambiarse entre un ajuste deportivo, en el que el pedal reacciona de forma relativamente rápida y fuerte, y un ajuste moderado, en el que el pedal reacciona con un ligero retardo y de forma relativamente suave. Además, hay que indicar que, como se ha dicho anteriormente en varias ocasiones, los dispositivos de estrangulación según la presente invención se usan sobre todo para la amortiguación del movimiento de émbolo en caso de un accionamiento del pedal de freno, aunque los mismos pueden mostrar de la misma forma, como también se ha explicado con referencia a la figura 2, un efecto de estrangulación en caso de un movimiento de retorno del émbolo de trabajo, es decir, en un movimiento de retroceso pudiendo amortiguar, por lo tanto, también este
movimiento.

Claims (16)

1. Dispositivo de simulación de pedal (10; 110; 210; 310; 410) para la simulación del comportamiento de reacción de un pedal (12), en particular de un pedal de freno de un sistema de freno de vehículo con

-

un cilindro (134; 234; 334; 434),

-

un émbolo (136; 236; 336; 436) dispuesto de forma desplazable en el interior del cilindro (134; 234; 334; 434), que está acoplado al pedal (12) y que delimita una cámara de trabajo (144; 244; 344; 444) en el interior del cilindro (134; 234; 334; 434),

-

un elemento de retroceso (26), que es capaz de ejercer una fuerza de retroceso sobre el pedal (12) y

-

un dispositivo de modelado para influir en el comportamiento de reacción del pedal (12), que está conectado fluídicamente con la cámara de trabajo (144; 244; 344; 444),

caracterizado porque, en caso de un accionamiento del pedal (12), se establece una depresión en la cámara de trabajo (144; 244; 344; 444).

2. Dispositivo de simulación de pedal (10; 110; 210; 310) según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de modelado conecta la cámara de trabajo (144; 244; 344) con la atmósfera del entorno.

3. Dispositivo de simulación de pedal (410) según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de modelado conecta la cámara de trabajo (444) con un depósito de fluido (464) separado o separable de la atmósfera del entorno.

4. Dispositivo de simulación de pedal (10; 110; 210; 310; 410) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de modelado comprende al menos un canal de estrangulación con un dispositivo de estrangulación (150; 250; 350, 372; 450).

5. Dispositivo de simulación de pedal según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de estrangulación (150; 250; 350, 372; 450) es ajustable.

6. Dispositivo de simulación de pedal (10; 210; 310; 410) según una de las reivindicaciones procedentes, caracterizado porque el dispositivo de modelado comprende un canal de derivación (260; 360, 374; 460) que pone en derivación el canal de estrangulación.

7. Dispositivo de simulación de pedal (10; 210; 310; 410) según la reivindicación 6, caracterizado porque, en caso de una liberación del pedal (12) después de su accionamiento, bajo el efecto del elemento de retroceso (26), sale fluido de la cámara de trabajo (244; 344; 444) a través del canal de derivación (260; 360, 374; 460).

8. Dispositivo de simulación de pedal (10; 210; 310; 410) según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el canal de derivación (260; 360, 374; 460) presenta una válvula de retención (262; 362, 376; 462), que permite fundamentalmente sin impedimento una salida de fluido de la cámara de trabajo (244; 344; 444) bloqueando una entrada de fluido en la cámara de trabajo (244; 344; 444).

9. Dispositivo de simulación de pedal (310; 410) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cilindro (334; 434) está cerrado en su extremo alejado de la cámara de trabajo (344; 444) y encierra junto con el émbolo (336; 436) una cámara de trabajo complementaria (366; 466) y porque, en caso de un accionamiento del pedal (12), fluye fluido de la cámara de trabajo complementaria (366; 466) a través del dispositivo de
modelado.

10. Dispositivo de simulación de pedal (10; 310) según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de modelado conecta la cámara de trabajo complementaria (334) con la atmósfera del entorno.

11. Dispositivo de simulación de pedal (410) según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de modelado conecta la cámara de trabajo complementaria (466) con un depósito de fluido (444) separado o separable de la atmósfera del entorno.

12. Dispositivo de simulación de pedal (10; 310; 410) según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el dispositivo de modelado comprende al menos un canal de estrangulación con un dispositivo de estrangulación asignado a la cámara de trabajo complementaria.

13. Dispositivo de simulación de pedal (10; 310; 410) según la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de estrangulación (372; 450) asignado a la cámara de trabajo complementaria (366; 466) es ajustable.

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14. Dispositivo de simulación de pedal (10; 310; 410) según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el dispositivo de modelado comprende un canal de derivación (374; 460) asignado a la cámara de trabajo complementaria (366; 466) que pone en derivación el dispositivo de estrangulación (366; 466) asignado a la cámara de trabajo complementaria.

15. Dispositivo de simulación de pedal (10; 310; 410) según la reivindicación 14, caracterizado porque en caso de una liberación del pedal (12) después de su accionamiento, bajo el efecto del elemento de retroceso, entra fluido a través del canal de derivación (374; 460) en la cámara de trabajo complementaria (366; 466).

16. Dispositivo de simulación de pedal (10; 410) según una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque la cámara de trabajo (444) y la cámara de trabajo complementaria (466) están conectadas mediante el dispositivo de modelado, fluyendo en caso de un accionamiento del pedal (12) fluido de la cámara de trabajo complementaria (466) por el dispositivo de modelado a la cámara de trabajo (444) y porque, en caso de una liberación del pedal (12) después de su accionamiento, fluye fluido de la cámara de trabajo (444) por el dispositivo de modelado a la cámara de trabajo complementaria (466).