ES2541583B1

ES2541583B1 - Freno hidráulico duplicado

Info

Publication number: ES2541583B1
Application number: ES201400049A
Authority: ES
Inventors: Gabriel RUANO GARCÍA
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: ES2541583A1

Abstract

El freno hidráulico duplicado es un novedoso sistema de frenos para todo tipo de vehículos motorizados que aprovecha el tipo de freno por cuña y polea, accionado y controlado mediante un circuito hidráulico de nuevo diseño, el circuito hidráulico define dos subcircuitos independientes entre sí, cada uno de los dos subcircuitos acciona todos los dispositivos de frenado instalados en el vehículo teniendo una gran seguridad ante una avería de uno de los subcircuitos.

Description

DESCRIPCION

Freno hidraulico duplicado 5 Obieto de la invencion

Es objeto de la presente invencion un novedoso sistema de frenos para todo tipo de vehiculos motorizados que utiliza los frenos por cuna y polea y el control y el accionamiento se realiza mediante un circuito hidraulico de nuevo diseno. El circuito hidraulico define dos

10 subcircuitos independientes entre si, cada uno de los dos subcircuitos acciona todos los dispositivos de frenado instalados en las ruedas teniendo una gran seguridad ante una averia de uno de los subcircuitos.

Antecedentes de la invencion

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En el sector de los vehiculos motorizados y mas concretamente en el de la automocion son bien conocidos los sistemas de frenos mediante tambor y zapata o mediante disco y pastillas, este ultimo es el mas utilizado en la actualidad.

20 Los frenos de tambor y zapata de basan en el rozamiento de unas zapatas curvas contra la cara interior de un tambor solidario con la rueda, los frenos de disco se basan en el rozamiento de unas pastillas planas contra las dos caras laterales de un disco solidario con la rueda.

25 Los frenos de tambor tienen la ventaja frente a los frenos de disco de tener una mayor superficie de contacto, y por lo tanto de rozamiento, que los de disco, y tambien tienen la ventaja de que ofrecen una mayor proteccibn contra proyecciones de, entre otros, agua, o barro que disminuyen el coeficiente de rozamiento entre las superficies de contacto, ademas de su menor coste.

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Aun teniendo en cuenta las anteriores ventajas de los frenos de tambor frente a los frenos de disco, los frenos de disco son los mas instalados en la actualidad debido a su mayor capacidad de disipar el calor generado en el rozamiento, en el caso de los frenos de tambor este calor puede deformar el tambor reduciendo la superficie de contacto entre las zapatas y

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ei tambor, asi mismo ei proceso de sustitucion de zapatas y su necesario ajuste es mucho mas compiicado que el ios frenos de disco.

Los dos sistemas anteriores de frenos utiiizan un dispositivo de accionamiento hidraulico con ilquidos especiaies dentro de un circuito estanco.

La presente invencion utiliza un sistema de frenos controlado y accionado mediante un circuito hidraulico de novedoso diseno que evita el tener que montar sistemas auxiliares de ayuda a la frenada y su control, tipo ABS, ademas de utilizar una polea solidaria con la rueda y un elemento de freno en forma de cuna que aumenta la superficie de contacto y por lo tanto su eficacia manteniendo o reduciendo el peso y el tamano.

Descripcion de la invencion

El freno hidraulico duplicado objeto de la presente invencion comprende un dispositivo de frenado de las ruedas y un circuito hidraulico de control y accionamiento del dicho dispositivo de frenado.

Cada uno de Ios dispositivos de frenado, que se disponen adecuadamente en cada una de las ruedas del vehiculo, comprende:

• un cilindro solidario a cada una de la llanta de las ruedas o al soporte del buje de la rueda, cuya superficie cilindrica exterior tiene forma de una polea, en las bases del cilindro se dispone adecuadamente una pluralidad de resaltes y hendiduras cuya mision es ayudar a disipar el calor producido durante la frenada,

• dos o mas pastillas cuya seccion transversal tiene sensiblemente la misma forma y dimensiones que la forma y dimensiones de la seccion transversal parte acanalada del cilindro, la seccion segun un piano perpendicular al eje del cilindro tiene forma de un segmento de una corona circular cuyo radio interior es mayor o igual al radio interior de la parte acanalada del cilindro y cuyo radio exterior es mayor o igual al radio exterior del cilindro el segmento, la cara exterior de dichas pastillas es de un material de elevado coeficiente de rozamiento y es la encargada de entrar en contacto con las superficies en forma de V de la parte acanalada del cilindro,

• un dispositivo porta-pastillas solidario al soporte del buje de la rueda que a su vez comprende:

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o una o mas bandas porta-pastillas dispuestas circunferencialmente alrededor de la parte acanalada del cilindro, en las bandas se dispone adecuadamente una o mas pastillas y en los extremos superiores de cada una de las bandas se dispone una zona vertical y sobre la que empuja el embolo del correspondiente cilindro neumatico,

o un soporte inferior unido de forma solidaria al buje de las ruedas y a las bandas porta-pastillas,

o un dispositivo de empuje de las zonas verticales de las bandas accionado por el circuito hidraulico.

El circuito hidraulico de control y accionamiento de los dispositivos de frenado comprende:

• dos depositos de aceite situados a una altura mayor que la altura de la posicion de las bombas hidraulicas, la salida de cada uno de los depositos esta conectada hidraulicamente a la entrada de una de las bombas hidraulicas,

• dos bombas hidraulicas, preferentemente del tipo de engranajes, accionadas mecanicamente por el motor del vehiculo, la salida de cada una de las bombas esta conectada hidraulicamente con una de los dos ramales de entrada de fluido del distribuidor,

• un distribuidor de aceite que comprende a su vez un cuerpo y dos embolos:

o ambos embolos estan unidos mediante una pletina, dicha pletina esta unida al pedal de freno y esta unida al distribuidor mediante una gula y un primer elemento elastico o un cuerpo que comprende:

■ dos conductos independientes uno del otro, cada uno de dichos conductos comprende:

• un ramal de entrada conectado hidraulicamente con la salida de una de las bombas hidraulicas,

• dos ramales de salida de aceite, el primer ramal de salida esta conectado hidraulicamente a una de las valvulas de desbloqueo y el segundo ramal de salida esta conectado hidraulicamente a uno de los depositos de aceite,

• una lumbrera dispuesta adecuadamente en el segundo ramal de salida y

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• dos valvulas de seguridad por sobrepresion, cada una de ellas dispuesta en un bypass entre el primer y el segundo ramales de salida.

■ Dos orificios de entrada y deslizamiento de los embolos situados adecuadamente para que cuando los embolos esta completamente introducidos se inserten a traves de las lumbreras en el segundo ramal de salida y lo obturen completamente.

• dos valvulas de desbloqueo de las ruedas conectadas hidraulicamente, cada una de ellas, a uno de los cuadros de distribucion de aceite,

• dos cuadros de distribucion de aceite, del tipo de valvula de tres vfas, cada uno de ellos conectado hidraulicamente con ambos dispositivos de freno de las ruedas delanteras y con los cuadros de distribucion de aceite a las ruedas traseras,

• dos cuadros de las ruedas traseras, del tipo de valvula de tres vias, cada uno de ellos conectado hidraulicamente a uno los cuadros de distribucion de aceite y a los dispositivos de freno de ambas ruedas traseras,

Descripcion de las figures

Figura 1: esquema de la disposition general del freno hidraulico duplicado Figura 2: esquema del circuito hidraulico Figura 3: esquema del distribuidor

Figura 4: perspectiva de una primera realization del dispositivo de frenado Lista de referencias

1. Rueda delantera izquierda

2. Rueda delantera derecha

3. Rueda trasera izquierda

4. Rueda trasera derecha

5. Distribuidor

6. Cuadro de distribucion de aceite

7. Cuadro de las ruedas traseras

8. Deposito de aceite

9. Bomba hidraulica

10. Valvula de desbloqueo

11. Distribuidor

12. Embolo

13. Pletina

5 14. Gufa

15. Primer elemento elastico

16. Ramal de entrada

17. Primer ramal de salida

18. Segundo ramal de salida

10 19. Bypass

20. Lumbrera

21. Entrada de aceite al distribuidor

22. Valvulas de seguridad por sobrepresion

23. Primera electrovalvula

15 24. Segunda electrovalvula

25. Dispositivo de frenado • 26. Cilindro

27. Banda porta-pastillas

28. Zona vertical

20 29. Soporte de media cana

30. Cilindro neumatico

31. Perno

32. Segundo elemento elastico

25 Realizacion preferente de la invencion

Las figuras 1 a 3 muestran una realizacion preferente del circuito hidraulico de la invencion y la figura 4 representa una realizacion preferente del dispositivo de frenado.

•30 El freno hidraulico duplicado tiene un circuito hidraulico que define dos subcircuitos hidraulicos independientes uno del otro, cada uno de los subcircuitos alimenta de aceite a presion a todos los dispositivos de frenado instalados en el vehiculo, por lo ante un caso de averia o rotura de un elemento de uno de los subcircuitos la invencion proporciona la misma capacidad de frenada que estando los dos subcircuitos en perfecto estado. Ademas, la 35 invencion incrementa la superficie de contacto de las pastillas y del cilindro gracias a que

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estan dispuestas con una forma acanalada, esta forma acanalada incrementa asi mismo la capacidad de refrigeracion de los dispositivos de frenado.

El funcionamiento basico de la invencion se describe a continuacion. Cada uno de los depositos de aceite (8) alimenta por gravedad a una de las bombas hidraulicas (9), preferentemente se utilizan bombas del tipo de engranajes por ser las mas seguras. Las bombas hidraulicas (9) son accionadas por el motor y estan funcionado siempre que el motor este trabajando. Cada una de las bombas hidraulicas (9) alimenta de aceite a alta presidn a uno de los dos conductos del distribuidor. Al pisar el pedal del freno este mueve los embolos (12) que se introducen en las lumbreras (20) dispuestas en los segundos ramales (18) cerrandolos, por lo que el aceite a alta presion pasa a traves de los dos primeros ramales (17) a los cuadros de distribucion (6), dichos cuadros de distribucion (6) son del tipo de valvulas de tres vfas. Cada uno de los dos cuadros de distribucidn (6) alimenta al dispositivo de frenado (25) de las dos ruedas delanteras (1 y 2) y a uno de los dos cuadros de las ruedas traseras (7), a su vez cada uno de los cuadros de las ruedas traseras (7) alimenta de aceite a presion al dispositivo de frenado (25) de las dos ruedas traseras (3 y 4). La anterior description muestra como el circuito hidraulico esta formado por dos subcircuitos hidraulicos independientes entre si cada uno de ellos con su propio deposito de aceite (8) y bomba hidraulica (9). Si el conductor sigue manteniendo el pedal del freno presionado y para evitar sobrecargas de presion en el circuito hidraulico las valvulas de seguridad por sobrepresion (22) cierran y abren el bypass (19) entre el primer (17) y el segundo ramal (18) de cada uno de los conductos dejando pasar aceite a los depositos (8) y manteniendo una determinada presion de aceite en los dispositivos de frenado (25) con lo que el funcionamiento de la invencion no afecta a la integridad de sus elementos. Cuando se deja de presionar el pedal del freno, los embolos (12) se retiran de las lumbreras (20) y regresan a su position de reposo mediante el empuje que realiza sobre ellos el primer elemento elastico (15) dispuesto entre el cuerpo del distribuidor (11) y la pletina (13) que los une y la traction sobre la pletina (13) del muelle del pedal del freno.

Las valvulas de desbloqueo (10) instaladas aguas arriba del distribuidor (11) son del tipo de sobrepresion y una vez iniciada la frenada se abren y cierran constantemente evitando el bloqueo de las ruedas.

Para evitar la costosa instalacion de sistemas tipo ABS, se puede disponer en los cilindros (26) de los dispositivos de frenado (25) captadores de la velocidad de rotation de los

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mismos y la correspondiente centralita electronica que procesa los datos recibidos de los captadores y controla las primeras electrovalvulas (23) pilotadas por la centralita electronica que ante una serial del captador de velocidad de que las ruedas estan girando en sentido contrario, por ejemplo en una rampa, y no se esta accionado el acelerador, la primera electrovalvula cierra dicho segundo ramal y se envia aceite a alta presion a los dispositivos de frenado deteniendo el vehlculo.

Como otra opcion de diseno del circuito hidraulico es la instalacion de una segunda electrovalvula (24) en cada uno de los segundos ramales que al cerrar la salida de aceite a los depositos pueden provocar una frenada de emergencia sin intervention del conductor cuando los sistemas de seguridad pasivos del vehiculo, por ejemplo sensores de proximidad, detectan un obstaculo o un peaton.

En una primera realizacion preferente del dispositivo de empuje de los dispositivos de frenado, mostrada en la figura 4, se disponen dos bandas porta-pastillas (27) iguales entre si cuyo extremo inferior esta unido solidariamente al soporte inferior, y comprende dos cilindros neumaticos (30) con sus correspondientes pistones que empujan la zona vertical (28) de cada una de las bandas porta-pastillas (27) cerrandolas y poniendo en contacto las cunas con el cilindro (26), los cuerpo de los dos cilindros neumaticos estan unidos mediante un perno (31) y se dispone entre las dos zonas verticales de las bandas porta-pastillas un segundo elemento elastico (32) cuya mision es desplazar las bandas cuando se deja de pisar el pedal del freno y la presion se reduce. Los cilindros neumaticos van dispuestos de manera flotante en un soporte en forma de media cana, solidario al soporte inferior o al buje de las ruedas, que impide que las posibles fugas de aceite impregnen el cilindro o las pastillas reduciendo la efectividad del frenado.

Una segunda realizacion preferente del dispositivo de empuje, no representada en las figuras, se dispone dos bandas porta-pastillas fijas por su extremos inferior al buje de las ruedas o al porta-manguetas, se dispone un casquillo en la parte superior de las bandas porta-pastillas, en dicho casquillo se dispone en su interior una pieza en forma de media luna a la que se fijan las zonas verticales y un extremo de los cilindros neumaticos, el otro extremo de dichos cilindros neumaticos se une al extremo inferior de la biela. En esta realizacion la instalacion de un freno de mano se realiza disponiendo un cable que en uno de sus extremos esta unido al extremo inferior de la biela y por su otro extremo a la p'alanca de freno de mano.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Freno hidraulico duplicado del tipo que comprende un dispositivo de frenado de las ruedas y un circuito hidraulico de control y accionamiento del dicho dispositivo de frenado caracterizado porque: el dispositivo de frenado comprende:

• un cilindro solidario a cada una de la llanta de las ruedas o al soporte del buje de la rueda, cuya superficie cilindrica exterior tiene forma de una polea, en las bases del cilindro se dispone adecuadamente una pluralidad de resaltes,

• dos o mas pastillas cuya seccion transversal tiene sensiblemente la misma forma y dimensiones que la forma y dimensiones de la seccion transversal parte acanalada del cilindro, la seccion segun un piano perpendicular al eje del cilindro tiene forma de un segmento de una corona circular cuyo radio interior es mayor o igual al radio interior de la parte acanalada del cilindro y cuyo radio exterior es mayor o igual al radio exterior del cilindro el segmento, la cara exterior de dichas pastillas es de un material de elevado coeficiente de rozamiento y es la encargada de entrar en contacto con las superficies en forma de V de la parte acanalada del cilindro,

• un dispositivo porta-pastillas solidario al soporte del buje de la rueda que a su vez comprende:

o una o mas bandas porta-pastillas dispuestas circunferencialmente alrededor de la parte acanalada del cilindro, en las bandas se dispone adecuadamente una o mas pastillas, en los extremos superiores de cada una de las bandas se dispone una zona vertical y sobre la que empuja el embolo del correspondiente cilindro neumatico, o un soporte inferior unido de forma solidaria al buje de las ruedas y a las bandas porta-pastillas,

o un dispositivo de empuje de las zonas verticales de las bandas accionado por el circuito hidraulico.

el circuito hidraulico de control y accionamiento del dispositivo de frenado comprende:

• dos depositos de aceite situados a una altura mayor que la altura de la posicion de las bombas hidraulicas, la salida de cada uno de los depositos

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esta conectada hidraulicamente a la entrada de una de las bombas hidraulicas,

• dos bombas hidraulicas accionadas mecanicamente por el motor del vehlculo, la salida de cada una de las bombas esta conectada con una de los dos ramales de entrada de fluido del distribuidor,

• un distribuidor de aceite que comprende a su vez un cuerpo y dos embolos:

o ambos embolos estan unidos mediante una pletina, dicha pletina esta unida al pedal de freno y, tambien, esta unida al distribuidor mediante una gula y un elemento elastico o un cuerpo que comprende:

■ dos conductos independientes uno del otro, cada uno de dichos conductos comprende:

• un ramal de entrada conectado hidraulicamente con la salida de una de las bombas hidraulicas,

• dos ramales de salida de aceite, el primer ramal de salida esta conectado hidraulicamente a una de las valvulas de desbloqueo y el segundo ramal de salida esta conectado hidraulicamente a uno de los depositos de aceite,

• una lumbrera dispuesta adecuadamente en el segundo ramal de salida y

• dos valvulas de seguridad por sobrepresion, cada una de ellas dispuesta en un bypass entre el primer y el segundo ramales de salida.

■ dos orificios de entrada y deslizamiento de los embolos situados adecuadamente para que cuando los embolos esta completamente introducidos se inserten a traves de las lumbreras en el segundo ramal de salida y lo obturen completamente.

• dos valvulas de desbloqueo de las ruedas, cada una de ellas conectada hidraulicamente con uno de los segundos ramales y con uno de los distribuidores de aceite

• dos cuadros de distribution de aceite, del tipo de valvula de tres vias, cada uno de ellos conectado hidraulicamente con ambos dispositivos de freno de

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las ruedas delanteras y con los cuadros de distribucion de aceite a las ruedas traseras,

• dos cuadros de las ruedas traseras, del tipo de valvula de tres vias, cada uno de ellos conectado hidraulicamente a uno los cuadros de distribucion de aceite y a los dispositivos de freno de ambas ruedas traseras.
2. Freno hidraulico duplicado segun reivindicacion 1 caracterizado porque las bombas hidraulicas son del tipo de bombas de engranajes.
3. Freno hidraulico duplicado segun reivindicacion 1 o 2 caracterizado porque se dispone un captador de velocidad en cada uno de los cilindros y la correspondiente centralita electronica de procesamiento de datos y control.
4. Freno hidraulico duplicado segun reivindicacion 3 caracterizado porque se dispone adecuadamente en el segundo ramal una primera electrovalvula pilotada por la centralita electronica.
5. Freno hidraulico duplicado segun cualquiera de las reivindicaciones 3-4 caracterizado porque se dispone adecuadamente en el segundo ramal una segunda electrovalvula pilotada por la centralita electronica.
6. Freno hidraulico duplicado segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores

caracterizado porque se dispone dos bandas porta-pastillas iguales entre si cuyo extremo inferior esta unido solidariamente al soporte inferior porque el dispositivo de empuje comprende dos cilindros neumaticos con sus correspondientes pistones que empujan la zona vertical de cada una de las bandas, los cuerpos de los dos cilindros neumaticos esta unidos mediante un perno y se dispone entre las dos zonas verticales de las bandas porta-pastillas un segundo elemento elastico. Los cilindros neumaticos van dispuestos de manera flotante en un soporte en forma de media cana, solidario al soporte inferior o al buje de las ruedas. .
7. Freno hidraulico duplicado segun cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5 caracterizado porque se dispone dos bandas porta-pastillas fijas por su extremos inferior al buje de las ruedas o al porta-manguetas, se dispone un casquillo en la parte superior de las bandas porta-pastillas, en dicho casquillo se dispone en su

interior una pieza en forma de media luna a la que se fijan las zonas verticales y un extremo de los cilindros neumaticos, el otro extremo de dichos cilindros neumaticos se une al extremo inferior de la biela.