MXPA97000687A - Sistema de freno de emergencia para vehiculos deruedas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de freno de emergencia para un vehículo de ruedas, el cual comprende:una cuña de freno que incluye una superficie receptora de la llanta y una superficie que se acopla al camino;una estructura de soporte conectada a la cuña de freno y al vehículo, adaptándose la estructura de soporte para permitir que la cuña de freno se mueva entre una posición inoperante y una posición operativa;un mecanismo de retención liberable que retiene a la cuña de freno en la posición inoperante, mediante el acoplamiento de dicha estructura de soporte y la cuña de freno;y un sistema de control para liberar el mecanismo de retención, para permitir que la cuña de freno se mueva hacia la posición operativa, mientras que sustancialmente simultánea aplica un freno de servicio para disminuir la tendencia de una rueda asociada con el servicio de freno para mover verticalmente cuando hace contacto la cuña de freno, y subsecuentemente liberar el freno de servicio después de un retraso establecido.

Description

-*~ SISTEMA DE FRENO DE EMERGENCIA PARA VEHÍCULOS DE RUEDAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sistemas de freno para vehículos pesados, tales como camiones, autobuses y combinaciones de tractor-remolque. De una manera más particular, la invención se refiere a un sistema de freno de emergencia para detener un vehículo en el caso de que falle el sistema de freno de servicio normal del vehículo. El sistema de freno de emergencia es independiente del sistema de freno de servicio, pero se puede utilizar en conjunto con el sistema de freno de servicio del vehículo en una emergencia para disminuir la distancia requerida para detener el vehículo y para ayudar a evitar el plegamiento del remolque sobre el tractor. El sistema de freno de emergencia también se puede ,^. utilizar como un dispositivo de seguridad para prevenir el movimiento no autorizado del vehículo. 20 El sistema de freno de servicio de un vehículo pesado, tal como un camión, autobús, ó combinación de tractor- remolque, puede fallar por una variedad de razones. Por ejemplo, la falla del sistema hidráulico ó de aire que proporciona potencia para el sistema de freno impide la activación de los frenos del vehículo. Cuando se viaja bajando por una colina, los frenos de un vehículo pueden sobrecalentarse, haciendo que el material de fricción de los frenos se congele, haciendo de esta manera que los frenos sean menos efectivos ó inútiles . Cuando fallan los frenos de un vehículo pesado, 5 puede ser imposible evitar un accidente, dando como resultado daño a la propiedad y serias lesiones personales ó la muerte. Cuando el conductor de una combinación de tractor- remolque intenta un freno de emergencia, especialmente sobre '*"" una superficie del camino resbalosa, el tractor y el trailer pueden romperse. Es decir, el trailer puede patinar lateralmente en relación con el tractor. La mayoría de los sistemas de freno de emergencia de la técnica anterior transfieren la fuerza de frenado de emergencia a la estructura del vehículo. Si se instalara este sistema de freno de emergencia de la técnica anterior en la mayoría de los remolques modernos, la fuerza de frenado de emergencia sujetaría a la estructura del remolque a una tensión indeseable y a un posible daño. SUMARIO DE LA INVENCIÓN 20 Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de freno de emergencia para vehículos pesados, tales como camiones, autobuses y combinaciones de tractor- remolque, cuyo sistema de freno de emergencia pueda activarse para proporcionar un frenado si falla el sistema de freno de servicio del vehículo.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema de freno de emergencia que se pueda utilizar en conjunto con el sistema de freno de servicio de un vehículo, para disminuir la distancia de detención del vehículo, y para ayudar a prevenir el rompimiento. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema de freno de emergencia en donde se aplique sustancialmente toda la fuerza de frenado de emergencia al vehículo a través de la suspensión del vehículo. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema de frenado de emergencia que minimice el movimiento vertical ó el "salto" de las llantas que están frenando cuando se aplica el freno de emergencia. De conformidad con la presente invención, una cuña de freno deformable comprende una superficie receptora de la llanta y una superficie que se acopla con el camino. La cuña de freno se construye y se configura para transferir sustancialmente todas las fuerzas de frenado al vehículo a través de la suspensión del vehículo. Una modalidad preferida de la invención se adapta para utilizarse en un vehículo que tenga llantas dobles montadas en cada extremo de un eje. Se proporciona una cuña de freno separada para recibir a cada una de las cuatro llantas. La superficie receptora de la llanta de cada cuña de freno incluye una porción de superficie trasera de una inclinación vertical relativamente pequeña, y una porción de superficie superior de una inclinación vertical mayor. La porción de superficie superior proporciona una zona de contacto en donde, en el uso, una parte delantera de la llanta de un vehículo hace contacto con la cuña de freno. La inclinación vertical de la porción de superficie superior es suficiente para impedir sustancialmente que la llanta ruede sobre la cuña de freno. La superficie de acoplamiento con el camino se extiende adelante de la zona de contacto con la llanta por una distancia suficiente para impedir sustancialmente el vuelco de la cuña de freno por la llanta. Existen dos pares de cuñas de freno, un par para cada conjunto de llantas dobles. Las cuñas de freno de cada par se conectan flexiblemente entre sí, para permitir que las cuñas de freno acomoden las variaciones en las llantas y en la superficie del camino adyacente a las mismas. Cada par de cuñas de freno se conecta de una manera pivotal y deslizable con un extremo de un brazo de freno, y el otro extremo de cada brazo de freno se conecta pivotalmente con el vehículo, proporcionando de esta manera un elemento para permitir que los brazos de freno se muevan entre una posición inoperativa y una posición operativa. Los brazos de freno se retienen en las posiciones inoperativa y operativa mediante un par de pernos de seguro, uno de los cuales se acopla con cada brazo de freno. Cada uno de los pernos de seguro se conecta mecánicamente con un cilindro neumático. Para activar el sistema de freno de emergencia, el conductor del vehículo acciona un interruptor eléctrico localizado en el compartimiento del conductor, el cual suministra corriente a un sistema de control de freno de emergencia. El sistema de control suministra aire comprimido a los cilindros neumáticos del perno de freno, el cual desacopla los pernos de seguro de los brazos de freno, liberando a los brazos de freno de la posición inoperativa, y permitiéndoles caer hacia la posición operativa por gravedad. Entonces se libera la presión de aire de los cilindros neumáticos del perno de freno, permitiendo que los pernos regresen a sus posiciones extendidas para retener a los brazos de freno en la posición operativa. Mientras los brazos de freno se están moviendo desde la posición inoperativa hacia la posición operativa, el sistema de control suministra primero aire comprimido a los cilindros del freno de servicio para las llantas, que se acoplan con las cuñas de freno durante el frenado de emergencia, y luego libera la presión de aire de los cilindros del freno de servicio. Esto reduce el momentum giratorio de las llantas, disminuyendo de esta manera la tendencia de las llantas a moverse verticalmente cuando se acoplan primero con las cuñas de freno. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se describirá una modalidad de la invención a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una vista lateral de una porción trasera inferior de un remolque, que muestra una modalidad 5 preferida del sistema de freno de emergencia de la presente invención en la posición operativa. La Figura 2 es una vista de la Figura 1, con el sistema de freno de emergencia en la posición inoperativa ó en '**- espera. 10 La Figura 3 es una vista frontal, tomada a través del plano 3-3 de la Figura 1, del sistema de freno de emergencia, omitiéndose los componentes que accionan los pernos de seguro. La Figura 4 es una vista frontal de los componentes 15 que accionan los pernos de seguro. La Figura 5 es una vista lateral del sistema de -£. freno de emergencia de la Figura 1, tomada a través del plano 5-5 de la Figura 3. La Figura 6 es una vista lateral de una cuña de 20 freno que tiene una superficie receptora de la llanta arqueada . La Figura 7 es una vista inferior del cojinete de fricción de la cuña de freno. La Figura 8 es un diagrama esquemático del sistema 25 de control.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las Figuras 1 y 2 muestran la porción trasera inferior de un remolque 1 que comprende un conjunto de eje-rueda en tándem deslizante 3, y una caja de remolque 5. Un par de rieles de base paralelos, lateralmente separados, que se extienden longitudinalmente 7 (solamente uno de los cuales se muestra en las Figuras 1 y 2) son una parte de, y están unidos a, una superficie inferior 9 de la caja de remolque 5. La posición longitudinal del conjunto de eje-rueda 3 se puede ajustar moviéndolo hacia adelante ó hacia atrás en relación con la caja de remolque 5, y asegurándolo a los rieles de base 7 con una pluralidad de sujetadores 11, tales como tuercas y tornillos ó pernos . Aunque esta modalidad de la invención es adecuada para instalarse en un remolque del tipo descrito, se debe entender que la invención se puede adaptar a remolques de eventualmente cualquier configuración y a otros vehículos, tales como autobuses, camiones, remolques de tanque, remolques de muebles, y los tractores de las combinaciones de tractor-remolque. También se asegura un conjunto de freno de emergencia 13 a los rieles de base 7 mediante una pluralidad de sujetadores 15, tales como tuercas y tornillos. Como se describe más adelante, el conjunto de freno de emergencia 13 se puede mover entre una posición operativa, mostrada en la Figura 1, en donde se aplica la fuerza de frenado a las llantas frontales del remolque 17, y una posición inoperativa, mostrada en la Figura 2, en donde las llantas 17 quedan libres para girar. Cuando el conjunto de freno de emergencia 13 está en una posición operativa, como en la Figura 1, cada llanta delantera 17 del remolque 1 se acopla mediante una cuña de freno correspondiente 19. Como es generalmente el caso con los remolques comerciales, hay cuatro llantas delanteras 17. Por consiguiente, el conjunto de freno de emergencia 13 incluye cuatro cuñas de freno 19, una para cada llanta delantera 17, aunque solamente se puede ver una cuña de freno 19 (y su llanta delantera asociada 17) en las Figuras 1 y 2. Hemos descubierto que el tener una cuña de freno separada 19 para cada llanta delantera 17 proporciona un funcionamiento superior sobre el tener una sola cuña de freno que se acople con las dos de un par de llantas delanteras.

Esto se debe a la capacidad de las cuñas de freno separadas 19 para acomodar las variaciones ligeras en las condiciones de las llantas delanteras 17 y en la superficie del camino a la que se expone cada cuña de freno 19. En adición, el tener una cuña de freno separada 19 para cada llanta delantera 17, da como resultado un sistema de freno de emergencia más ligero y más económico. Finalmente, el tener una cuña de freno separada 19 para cada llanta delantera 17, promueve un frenado "" apropiado si una cuña de freno 19 ó llanta delantera 17 falla durante el frenado de emergencia. Sobre cada lado del remolque 1, se unen deslizablemente dos cuñas de freno 19 a un brazo de freno 21. Las cuñas de freno 19 se describen con mayor detalle más adelante. Los brazos de freno 21 se unen a una flecha de brazo de freno tubular 23 mediante un elemento adecuado, tal como un sujetador ó con soldadura. La flecha del brazo de freno 23 se monta para girar axialmente en un par de abrazaderas separadas 25 y 26 (Figura 3) , que se unen a los rieles de base 7 mediante los sujetadores 15. Como se muestra en la Figura 1, cuando el conjunto de freno 13 está en la posición operativa, cada llanta delantera 17 es acoplada por su cuña de freno correspondiente 19 en una superficie trasera 27 de la cuña de freno 19. Como un resultado, las llantas delanteras 17 son restringidas de girar, y la porción del peso del remolque l soportada por las llantas delanteras 17 se transfiere a las cuñas de freno correspondientes 19. Por consiguiente, las cuñas de freno 19 se oprimen contra la superficie del camino 29, provocando una acción de frenado que restringe el movimiento hacia adelante 31 del remolque 1. Haciendo ahora referencia a la Figura 3, cada brazo de freno 21 se soporta lateralmente mediante un brazo secundario 39 y un tirante 41. Los brazos de freno 21, los brazos secundarios 39, y los tirantes 41 se construyen de tubería rectangular de un material adecuado, tal como acero, y se unen mediante un elemento adecuado, tal como soldadura. Una placa percusora hacia abajo 33 y una placa 5 percusora hacia arriba 37 (Figuras 1 y 2) se unen a los lados opuestos de cada brazo secundario 39 mediante elementos adecuados, tales como soldadura ó sujetadores. Cuando el conjunto de freno 13 está en la posición operativa (Figura 1) , f " un par de pernos de seguro 35 y 36 se acoplan con las placas percusoras hacia abajo 33, reteniendo a los brazos secundarios 39 y, por consiguiente, a los brazos de freno 21, en su posición. Los brazos secundarios 39 y los brazos de freno 21 se retienen en la posición inoperativa ó de espera (Figura 2) mediante el acoplamiento de los pernos de seguro 35 y 36 con las placas percusoras hacia arriba 37. Se une una placa de montaje de cuña de freno 43 (Figura 3) a cada cuña de freno 19 mediante un elemento adecuado, tal como los sujetadores 45. Una barra de placa de cuña de freno 47 conecta dos placas de cuña de freno 43, y se monta deslizablemente en una ranura 49 (Figuras 1 y 2) en el brazo de freno 21. Como resultado, las cuñas de freno 19 se pueden mover de una manera sustancialmente vertical cuando los brazos de freno 21 están en la posición operativa, para compensar el movimiento vertical de la caja del remolque 5, debido a las variaciones en la carga llevada y en las irregularidades del camino. Las placas de montaje de cuña de freno 43 y las barras de placa de cuña de freno 47 se construyen de un material adecuado, tal como acero. Los brazos de freno 21 y los brazos secundarios 39 se unen a la flecha del brazo de freno 23 mediante elementos adecuados, tales como sujetadores 51 ó soldadura. La flecha del brazo de freno 23 pasa a través de una protuberancia de la flecha giratoria integral 53 sobre cada abrazadera 25 y 26. Cuatro collares 55 localizan la flecha del brazo de freno 23 lateralmente. Los collares 55 se aseguran a la flecha del brazo de freno 23 mediante elementos adecuados, tales como tornillos fijadores (no mostrados) . Los baleros ó bujes (no mostrados) adentro de las protuberancias 53 de la flecha giratoria, permiten que la flecha del brazo de freno 23 gire fácilmente y de una manera confiable, y absorba a las vibraciones y los choques . Los pernos de seguro 35 y 36 pasan a través de una protuberancia de perno de seguro integral 57 sobre cada abrazadera 25 y 26, y se pueden mover lateralmente a través de los bujes ó baleros (no mostrados) adentro de las protuberancias 57 del perno de seguro. Una barra ex ensora 59 impide el movimiento lateral de las porciones inferiores de las abrazaderas 25 y 26. En adición, los refuerzos 60 refuerzan a las protuberancias 53 de la flecha giratoria y a las protuberancias 57 del perno de seguro . La Figura 4 es una vista frontal que muestra los componentes accionadores para los pernos de seguro 35, 36. Como se puede ver, los componentes accionadores para los 5 pernos de seguro 35, 36 son imágenes de espejo uno del otro; por consiguiente, solamente se describirán los componentes accionadores para el perno de seguro derecho 35. Un cilindro neumático de perno de seguro 61, que *"- incluye una flecha 63, y una abrazadera de pivote 65, se conectan rígidamente a la abrazadera derecha 25. Un brazo de pivote 67 se conecta pivotalmente con la abrazadera de pivote 65, la flecha del cilindro 63, y el perno de seguro derecho 35. Los extremos opuestos de un resorte de retorno 69 se unen al brazo de pivote 67 y a la abrazadera 25. Cuando se suministra aire comprimido a los cilindros neumáticos 61, 62, las flechas del cilindro 63, 64 se mueven hacia adentro, una ""*• hacia la otra. Este movimiento se transfiere a los pernos de seguro 35, 36 mediante los brazos de pivote 67, 68. Si el conjunto de freno 13 está en la posición inoperativa mostrada en la Figura 2, el suministro de aire comprimido a los cilindros 61, 62 desacopla los pernos de seguro 35, 36 de las placas percusoras 37, permitiendo que los brazos de freno 21 caigan hacia la posición operativa mostrada en la Figura 1. Si el conjunto de freno 13 está en la posición operativa, el suministro de aire comprimido a los cilindros 61, 62 desacopla los pernos de seguro 35, 36 de las placas percusoras hacia abajo 33, permitiendo que los brazos de freno 21 se levanten manualmente. Cuando se libera la presión de aire de los cilindros 61, 62, los resortes de retorno 69, 71 actúan a 5 través de los brazos de pivote 67, 68 para forzar a los pernos de seguro 35, 36 hacia afuera. Los lados internos de los brazos secundarios 39, las placas percusoras hacia arriba 37, y las placas percusoras hacia abajo 33, impiden el ' ** movimiento hacia afuera de los pernos de seguro 35, 36 cuando el conjunto de freno 13 no está en la posición operativa ó inoperativa. Como se describe más adelante en relación con la Figura 8, se proporciona un sistema de control que suministra aire comprimido a, y libera la presión de aire de, los cilindros neumáticos 61, 62. Como se muestra mejor en la Figura 3, las cuñas de freno 19 de cada par de cuñas de freno 19 se retienen en su posición una en relación con la otra, mediante las placas de montaje de cuña 43 y la barra de cuña 47. Las placas de montaje de cuña 43 y la barra de cuña 47, en cooperación con las cuñas de freno un poco flexibles 19, permiten que las cuñas de freno 19 de cada para se mueva ligeramente una en relación con la otra, para acomodar las variaciones ligeras en las llantas delanteras 17 y en la superficie del camino 29, a las que se exponga cada cuña de freno 19.

Como se ve en la Figura 5, cuando el conjunto de freno 13 está en la posición operativa, cada llanta delantera 17 se acopla con una porción superior 83 y una porción inferior 89 de la superficie trasera 27 de la cuña de freno correspondiente 19. Como un resultado, la llanta 17 se soporta mediante la cuña de freno 19, y no hace contacto con la superficie del camino 29. En esta modalidad, la superficie trasera 27 de la cuña de freno 19 se forma mediante tres segmentos rectos . De una manera alternativa, como se muestra en la Figura 6, la superficie trasera 27 puede ser un arco, cuyo radio sea aproximadamente el de la llanta 17. Los sistemas de frenado de emergencia de la técnica anterior transfieren las fuerzas de frenado al vehículo a través de la estructura del sistema. Esto requiere que la estructura del sistema sea relativamente fuerte, lo cual da como resultado un sistema pesado. En adición, el área del vehículo a la que se transfieren las fuerzas de frenado debe tener suficiente resistencia para resistir las fuerzas. Un objeto importante de la presente invención es que las fuerzas de frenado de emergencia se transfieran al remolque 1 a través de la suspensión del remolque (no mostrada) . Esto permite tener un conjunto de freno de peso relativamente ligero 13, y elimina la posible necesidad de reforzar el remolque 1, en donde se une el conjunto de freno 13. Para realizar este objeto, las cuñas de freno 19 se deben configurar para mantener sus posiciones en relación con las llantas 17 sustancialmente sin la asistencia del resto del conjunto de freno 13; es decir, las cuñas de freno 19 deben soportarse por sí mismas. Durante el frenado de emergencia, la llanta 17 tiende a rodar sobre la cuña de freno 19. La llanta 17 también tiende a volcar la cuña de freno 19 hacia adelante. Para que la cuña de freno 19 se soporte por sí misma, debe configurarse para resistir esta rodadura de la llanta sobre ella y la volcadura. En la Figura 5, el ángulo A es el ángulo de la porción superior 83 de la superficie trasera 27 de la cuña de freno 19 en relación con la superficie del camino 29. La resistencia de la cuña de freno 19 a la rodadura de la llanta sobre ella, se incrementa a medida que se incrementa el ángulo A. sin embargo, a medida que se incrementa el ángulo A, se incrementa la distancia vertical Ll arriba de la superficie del camino 29 del punto de contacto 85 entre la llanta 17 y la cuña de freno 19. A media que se incrementa la distancia Ll, se incrementa la tendencia de la llanta a volcar la cuña de freno 19 hacia adelante. También, el incremento de la distancia Ll incrementa el tamaño y el peso de la cuña de freno 19. La longitud L2 entre la proyección vertical del punto de contacto con la llanta 85 y la nariz 87 de la cuña de freno, también afecta la resistencia de la cuña a la volcadura. A media que se incrementa la longitud L2, se incrementa la resistencia de la cuña a la volcadura. Sin 5 embargo, el incremento de la longitud L2 incrementa el tamaño y el peso de la cuña. Hemos descubierto que, si se redondea la nariz 87 de la cuña de freno 19, se incrementa la resistencia de la cuña -'""" de freno 19 a la volcadura. Si una cuña de freno 19 empieza a volcarse hacia adelante, una nariz afilada 87 proporciona un área de alta fricción que actúa como un punto de pivote, que exacerba la situación de volcadura. Por consiguiente, se apreciará que el perfil de la cuña de freno 19 es un compromiso entre la resistencia a la rodadura de la llanta sobre ella, la resistencia a la volcadura, y el tamaño y peso de la cuña de freno 19. ""*'" Cuando la llanta 17 se acopla primeramente con la cuña de freno 19, la llanta 17 continúa girando durante un breve período de tiempo (el "período de transición"), hasta que la fricción entre la llanta 17 y la superficie trasera 27 de la cuña de freno 19 disipa el momentum giratorio de la llanta. Como un resultado de la reacción friccional entre la llanta 17 y la cuña de freno 19, las fuerzas que provocan el bloqueo de la llanta y la volcadura de la cuña de freno son mayores durante el período de transición. La fuerza vertical desarrollada durante el período de transición puede ser muy significativa, dando como resultado que la llanta se mueva verticalmente ó "salte". Como se describe más adelante en relación con la 5 Figura 8, en la modalidad preferida de la invención, un sistema de control 100 aplica temporalmente los frenos asociados con las llantas 17, a medida que el conjunto de freno 13 se mueve desde la posición inoperativa hacia la posición operativa. Esto disminuye el momentum giratorio de las llantas 17, lo cual disminuye de una manera significativa su tendencia a moverse verticalmente cuando se acoplan inicialmente con las cuñas de freno 19. El ángulo B de la porción inferior 89 de la superficie interna 27 de la cuña de freno 19, en relación con la superficie del camino 29, también afecta la tendencia de la llanta a saltar durante el período de transición. El *"' incremento del ángulo B incrementa la aceleración vertical impartida a la llanta 17, a medida que rueda sobre la cuña de freno 27, lo cual incrementa los saltos. Por consiguiente, para minimizar su efecto sobre los saltos, el ángulo B debe ser pequeño. Sin embargo, la resistencia del extremo trasero 91 de la cuña de freno 19 también está relacionada con el ángulo B. El incremento del ángulo B incrementa la resistencia del extremo trasero 91 de la cuña de freno 19, que debe ser suficientemente fuerte para resistir las cargas de doblaje internas. Por consiguiente, se debe hacer un compromiso entre la minimización del ángulo B para disminuir los saltos y proporcionar suficiente resistencia al extremo trasero 91 de la cuña de freno 19. Hemos descubierto que la construcción de las cuñas de freno 19 de un material ligeramente deformable, mas bien que de metal ó de un material rígido similar, disminuye los saltos. En la deformación, una cuña de freno 19 absorbe la energía, lo cual reduce la energía disponible para acelerar verticalmente la llanta 17. Por esa razón, las cuñas de freno 19 de esta modalidad se construyen de una espuma de poliuretano recubierta semi-rígida. Se pueden utilizar otros materiales adecuados, tales como elastómeros sólidos, que sean suficientemente deformables para absorber una porción sustancial de la energía giratoria de la llanta, mientras que sean suficientemente rígidos para proporcionar el soporte necesario para la llanta 17. También, las superficies traseras 27 de las cuñas de freno 19 son lisas, lo cual minimiza su coeficiente de fricción, disminuyendo de esta manera la velocidad a la cual se desacelera la llanta 17, lo cual disminuye los saltos. Aunque la presente invención elimina sustancialmente los saltos bajo la mayoría de las condiciones, se pueden presentar algunos saltos. Por consiguiente, la distancia vertical L3 entre el punto de contacto con la llanta 85 y la parte superior 93 de la cuña de freno 19, debe ser suficiente para prevenir la posibilidad de que la llanta 17 salte sobre la parte superior 93 de la cuña de freno 19, y luego ruede sobre ella. Como se informó anteriormente, las cuñas de freno 19 de esta modalidad se construyen de una espuma de poliuretano recubierta semi-rígida. El diámetro de las llantas es de 106.68 centímetros. Las especificaciones de las cuñas de freno en esta modalidad preferida de la invención son como sigue: Ángulo A : 60 grados; Ángulo B : 8 grados; Longitud : 86.36 cm; Altura : 46.99 cm; Ancho : 20.32 cm; y Radio de la nariz : 3.81 cm. Una persona experta en este campo apreciará que se pueden hacer variaciones de las dimensiones, mientras que todavía se observen los parámetros de funcionamiento descritos anteriormente . Para incrementar la fuerza de frenado de la combinación de rueda-cuña de freno, se une un cojinete de fricción 95 (mostrado con una dimensión vertical exagerada) a la superficie inferior 97 de cada cuña de freno 19. Hemos descubierto que, si el coeficiente de fricción de la porción trasera del cojinete de fricción 95 es mayor que aquél de la porción delantera, se minimiza la tendencia de la cuña de freno 19 a volcarse hacia adelante durante el frenado de emergencia. En esta modalidad, como se muestra en la Figura 1 , los cojinetes de fricción 95 se construyen de poliuretano y 5 hule, siendo el frente 97 de aproximadamente el 40 por ciento de poliuretano, y siendo la parte trasera 99 de aproximadamente el 60 por ciento de hule. Haciendo ahora referencia* a la Figura 8, se """" proporciona un sistema de control de freno de emergencia 100 que permite al conductor de un vehículo controlar la posición del conjunto de freno de emergencia 13 desde la posición de conducción en el vehículo. En adición, cuando el conductor inicia el frenado de emergencia, el sistema de control 100 aplica temporalmente los frenos de servicio asociados con las llantas 17 que se acoplan con las cuñas de freno 19 durante el frenado de emergencia, disminuyendo el momentum giratorio de las llantas y, por consiguiente, los saltos. Se suministra energía eléctrica, V+, al sistema de control 100 mediante el sistema eléctrico del vehículo (no mostrado) . Se suministra aire comprimido a un depósito de aire del freno de emergencia 101 desde el sistema de aire de servicio del vehículo (no mostrado) . Una válvula de verificación de una vía 103 impide la pérdida de presión de aire desde el depósito del freno de emergencia 101, en el caso de una falla del sistema de aire de servicio del vehículo.

Se montan un interruptor de detención de emergencia 105 y un interruptor de retracción del freno de emergencia 107, en una posición que es fácilmente accesible desde la posición de conducción normal en el vehículo. Para iniciar el frenado de emergencia, el conductor cierra el interruptor de detención de emergencia 105, suministrando de esta manera energía eléctrica a un relé de perno de seguro de retraso de tiempo normalmente abierto 109, y a un relé de freno de retraso de tiempo normalmente abierto 111. Cuando se suministra energía eléctrica a los relés 109, 111, cada uno se cierra durante un período de tiempo previamente determinado, y luego se abre. En esta modalidad, el relé del perno de seguro 109 se cierra durante medio segundo, y el relé del freno 111 se cierra durante un segundo. Cuando se suministra energía eléctrica al relé del perno de seguro 109, primero se cierra, lo cual proporciona energía eléctrica para abrir una válvula solenoide del perno de seguro 113. La abertura de la válvula solenoide del perno de seguro 113 dirige aire comprimido desde el depósito de aire del freno de emergencia 101, a través de una válvula de liberación rápida 115, y hasta loe cilindros neumáticos del perno de seguro 61, 62. Después de medio segundo, se abre el relé del perno de seguro 109, removiendo la energía eléctrica de la válvula solenoide del perno de seguro 113. La válvula solenoide del perno de seguro 113 se cierra, terminando el suministro de aire comprimido hacia los cilindros neumáticos del perno de seguro 61, 62. Después de que se termina el suministro de aire comprimido hacia los cilindros neumáticos del perno de seguro 61, 62, la válvula de liberación rápida 5 115 actúa para liberar la presión de aire de los cilindros neumáticos del perno de seguro 61, 62. Cuando se suministra energía eléctrica al relé del freno 111, primero se cierra, lo cual suministra energía -'"" eléctrica para abrir una válvula solenoide de freno 117. La abertura de la válvula solenoide de freno 117 dirige aire comprimido desde el depósito de aire del freno de emergencia 101 hasta una válvula de freno 119, la cual hace que la válvula de freno 119 dirija aire comprimido desde el depósito de aire del freno de emergencia 101, a través de las válvulas de doble efecto 121, y hasta los cilindros del freno de servicio 123 asociados con las llantas 17 que se acoplan con /"- las cuñas de freno 19 durante el frenado de emergencia.

Después de un segundo, se abre el relé del freno 111, terminando el suministro de energía eléctrica hacia la válvula solenoide del freno 117. La válvula solenoide del freno 117 se cierra, terminando el suministro de aire comprimido hacia la válvula de freno 119. Esto termina el suministro de aire comprimido hacia, y libera la presión de aire de, los cilindros del freno de servicio 123. 25 Debido a las acciones descritas del relé del perno . de seguro 109 y el relé de freno 111 (y aquélla de los componentes accionadores para los pernos de seguro 35, 36 descritos anteriormente en relación con la Figura 4) , el cierre del interruptor de detención de emergencia 105 permite 5 que el conjunto de freno de emergencia 13 caiga desde la posición inoperativa hacia la posición operativa, y aplique temporalmente los frenos asociados con las llantas 17, que se acoplan con las cuñas de freno 19 durante el frenado de emergencia. La aplicación de los frenos disminuye el momentum giratorio de las llantas 17, disminuyendo de esta manera su tendencia a moverse verticalmente al acoplarse inicialmente con las cuñas de freno 19. Los frenos se liberan para asegurar que las llantas 17 no se patinen cuando inicialmente hagan contacto con las cuñas de freno 17, lo cual impediría ó demoraría un acoplamiento apropiado de las llantas 17 y los frenos 19. La liberación de los frenos permite que las llantas """ 17 rueden sobre las cuñas de freno 19 de una manera suave y muy controlada . Como se describió, en la modalidad preferida de la invención, los cilindros del freno de servicio 123 asociados con las llantas 17 que se acoplan con las cuñas de freno 19 durante el frenado de emergencia, se utilizan para aplicar un frenado temporal a las llantas 17. Durante el frenado normal (no de emergencia) , los cilindros del freno de servicio 123 se accionan mediante aire comprimido, que se dirige hacia los cilindros 123 desde el sistema del freno de servicio (no mostrado) a través de los conductos 125 y de las válvulas de doble efecto 121. De una manera alternativa, se podrían utilizar cilindros neumáticos de freno de emergencia separados para 5 aplicar temporalmente los frenos de las llantas 17. En este caso, no serían necesarias las válvulas de doble efecto 121. El cierre del interruptor de retracción del freno 107 aplica energía eléctrica directamente a la válvula """ solenoide del perno de seguro 113, derivando el relé del perno de seguro 109. La válvula solenoide del perno de seguro 13 se abre, lo cual dirige aire comprimido desde el depósito de aire del freno de emergencia 101 hasta los cilindros neumáticos del perno de seguro 61, 62. Esto desacopla los pernos de seguro 35, 36 del conjunto de freno 13, y mantiene a los pernos de seguro 35, 36 en la posición desacoplada, hasta que se abre el interruptor de retracción del freno 107. El interruptor de •""* - retracción del freno 107 normalmente se utiliza cuando se desea mover el conjunto de freno 13 desde la posición operativa hasta la posición inoperativa, y el hacerlo requiere de dos personas, una para levantar el conjunto de freno 13 hasta la posición inoperativa, y una para abrir el interruptor de retracción del freno 107, para permitir que los pernos de seguro 35, 36 se acoplen con las placas percusoras hacia arriba 37, para retener al conjunto de freno 13 en la posición inoperativa.

La modalidad preferida de la invención incluye una cuña de freno 19 paira cada llanta delantera 17 de un remolque de eje en hilera 1. Una modalidad alternativa (no mostrada) incluye un par de cuñas de freno, siendo cada cuña de freno suficientemente ancha para acoplarse con un par de llantas. En adición, hemos descubierto que la invención funcionará aceptablemente si se aplica el frenado de emergencia solamente sobre un lado del vehículo, aunque con ese sistema se incrementa la distancia de detención. Se debe entender que, aunque en la presente se utiliza el término "llanta", la invención no se limita a vehículos que tengan llantas montadas sobre sus ruedas, sino que se puede adaptar para operar en vehículos con ruedas sólidas que hagan contacto directo con la superficie del camino. Por consiguiente, como se utiliza en la presente, el término "llanta" se pretende para incluir el término "rueda". De una manera similar, el término "superficie del camino", como se utiliza en la presente, pretende incluir cualquier superficie sobre la cual pueda recorrer un vehículo de ruedas. Aunque se ha mostrado y descrito la modalidad preferida de la invención, podrá ser visto por los expertos en este campo que se pueden hacer diferentes modificaciones a esta modalidad sin apartarse del espíritu de la presente invención. Por esa razón, el alcance de la invención se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims (25)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: 5 REIVINDICACIONES 1. Un sistema de freno de emergencia para un vehículo de ruedas, el cual comprende: una cuña de freno que incluye una superficie receptora de la llanta y una superficie "***" que se acopla al camino; una estructura de soporte conectada 10 a la cuña de freno y al vehículo, adaptándose la estructura de soporte para permitir que la cuña de freno se mueva entre una posición inoperativa y una posición operativa; un mecanismo de retención liberable que retiene a la cuña de freno en la posición inoperativa, mediante el acoplamiento de una de la 15 estructura de soporte y la cuña de freno; y un sistema de control que libera el mecanismo de retención, permitiendo de esta manera que la cuña de freno se mueva hacia la posición operativa, y que acciona de una manera sustancialmente simultánea un freno asociado con dicha llanta. 20 2. El sistema de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de control libera el freno aproximadamente cuando la cuña de freno hace contacto con la llanta. 3. El sistema de conformidad con lo reclamado en 25 la reivindicación l, caracterizado porque el mecanismo de retención también retiene a la cuña de freno en la posición operativa mediante el acoplamiento de una dicha cuña de freno y la estructura de soporte . 4. El sistema de conformidad con lo reclamado en 5 la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de control comprende: una fuente de fluido presurizado; una primera válvula solenoide eléctricamente accionada; un primer cilindro accionado por fluido configurado para liberar el -"" mecanismo de retención,- un conducto que conecta a la fuente de j-0 fluido con la primera válvula solenoide, y a la primera válvula solenoide con el primer cilindro; una segunda válvula solenoide eléctricamente accionada; un segundo cilindro accionado por fluido, configurado para accionar un freno asociado con dicha llanta; y un interruptor eléctricamente 15 conectado entre una fuente de energía eléctrica y las primera y segunda válvulas solenoides . ^ 5. El sistema de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de control comprende además : un primer relé de retraso de tiempo 20 eléctricamente conectado con la primera válvula solenoide; un segundo relé de retraso de tiempo eléctricamente conectado con la segunda válvula solenoide; y en donde el interruptor se conecta eléctricamente entre la fuente de energía eléctrica y los primero y segundo relés. 25 6. Un sistema de freno de emergencia para un vehículo de ruedas, el cual comprende: una cuña de' freno deformable que incluye una superficie receptora de la llanta y una superficie de acoplamiento al camino; durante el frenado de emergencia, la superficie receptora de la llanta hace contacto con una llanta del vehículo, y la superficie de acoplamiento con el camino hace contacto con una porción de un camino adyacente a dicha llanta; construyéndose y configurándose la cuña de freno para transferir s -* sustancialmente toda la fuerza de frenado generada durante el 10 frenado de emergencia desde la cuña de freno hasta el vehículo, a través de la llanta del vehículo que hace contacto con la superficie receptora de la llanta; y siendo la cuña de freno deformable hasta el grado en que, sobre el contacto inicial de la llanta con la superficie receptora de la llanta 15 cuando comienza el frenado de emergencia, un punto sobre la superficie receptora de la llanta a aproximadamente la mitad * de la altura de la cuña de freno arriba del camino, se desplaza hacia un punto más adelante de la cuña de freno, cuando menos el dos por ciento de la distancia entre ese punto 20 sobre la superficie receptora de la llanta y el punto que está más adelante . 7. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque la superficie receptora de la llanta 25 comprende una porción de superficie trasera de una inclinación vertical relativamente pequeña, y una porción de superficie superior de una mayor inclinación vertical; proporcionando la porción de superficie superior una zona de contacto en donde, en el uso, una parte delantera de la llanta del vehículo hace contacto con la cuña de freno,- siendo la inclinación vertical de la porción de superficie superior y su extensión vertical suficientes para eliminar sustancialmente el bloqueo de la llanta; y extendiéndose la superficie de acoplamiento con el XA* camino hacia adelante de dicha zona de contacto, por una 10 distancia suficiente para eliminar sustancialmente la volcadura de la cuña de freno. 8. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 7, caracterizado porque la superficie receptora de la llanta 15 comprende además una porción de superficie intermedia localizada entre las porciones de superficie trasera y "" superior, y que tiene una inclinación vertical intermedia a la inclinación de las porciones de superficie trasera y superior. 9. El sistema de freno de emergencia de 20 conformidad con lo reclamado en la reivindicación 7, caracterizado porque la cuña de freno comprende además una porción de nariz redondeada. 10. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 7, 25 caracterizado porque, en el uso, la inclinación vertical de la porción de superficie superior es de cuando menos 50 grados. 11. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque la superficie receptora de la llanta es 5 arqueada longitudinalmente del vehículo, teniendo esta superficie arqueada un radio aproximadamente igual a aquél de la llanta del vehículo. 12. El sistema de freno de emergencia de ¿"- conformidad con lo reclamado en la reivindicación 7, 10 caracterizado porque, en el uso, la inclinación vertical de la porción de superficie inferior es de cuando menos 6 grados. 13. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque la cuña de freno se construye de una 15 espuma de poliuretano recubierta semi-rígida. 14. El sistema de freno de emergencia de *"_ conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque la cuña de freno se construye de un elastómero sólido. 20 15. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque un cojinete de fricción unido a la cuña de freno proporciona la superficie de acoplamiento con el camino . 25 16. El sistema de freno de emergencia de r conformidad con lo reclamado en la reivindicación 15, caracterizado porque una porción trasera del cojinete de •fricción tiene un coeficiente de fricción más alto que aquél de una porción delantera del mismo. 5 17. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 16, caracterizado porque del 20 al 50 por ciento delantero del cojinete de fricción se construye de poliuretano, y del 50 al f 80 por ciento trasero se construye de poliuretano que tiene 10 tiras de hule dispuestas en el mismo, constituyendo dichas tiras de hule de aproximadamente el 40 al 70 por ciento del área de la porción trasera del cojinete de fricción. 18. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, 15 caracterizado porque además comprende un elemento liberable para permitir que la cuña de freno se mueva entre una posición f"4 inoperativa y una posición operativa. 19. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 18, 20 caracterizado porque el elemento de movimiento comprende: un brazo de freno que tiene un primer extremo y un segundo extremo; conectándose pivotalmente el primer extremo del brazo de freno con el vehículo; conectándose la cuña de freno de una manera pivotal y deslizable con el segundo extremo del brazo 25 de freno; y un elemento para retener al brazo de freno en la posición inoperativa, cuyo elemento de retención puede ser accionado por el conductor de un vehículo para permitir que el brazo de freno se mueva desde la posición inoperativa. ' 20. El sistema de freno de emergencia de 5 conformidad con lo reclamado en la reivindicación 19, caracterizado porque el elemento de retención también funciona para retener al brazo de freno en la posición operativa. 21. El sistema de freno de emergencia de " " conformidad con lo reclamado en la reivindicación 20, 10 caracterizado porque el elemento de retención comprende: un perno de seguro para retener al brazo de freno en la posición inoperativa ó en la posición operativa; un cilindro accionado por fluido presurizado conectado mecánicamente al perno de seguro, para mover el perno de seguro hacia adentro y hacia 15 afuera de su acoplamiento con el brazo de freno; un solenoide eléctrico para controlar el flujo de un fluido presurizado *" hacia el cilindro; un elemento de detección de la posición eléctrica, para determinar que el brazo de freno está en la posición inoperativa; un elemento de interruptor eléctrico 20 fácilmente accesible para una persona que esté conduciendo el vehículo; y un elemento de control eléctrico para aceptar señales desde el elemento determinador de la posición del brazo de freno y el elemento de interruptor .eléctrico, y que genera una señal para controlar el solenoide; mediante lo 25 cual, cuando el conductor acciona el elemento de interruptor eléctrico, el elemento de control genera una señal que hace que el solenoide dirija fluido presurizado hacia un extremo del cilindro, haciendo que el cilindro mueva el perno de seguro hasta una posición desacoplada, liberando de esta manera al brazo de freno de la posición inoperativa; cuando el elemento detector de la posición determina que el brazo de freno no está en la posición inoperativa, el elemento de control genera una señal que hace que el solenoide dirija fluido presurizado hacia un segundo extremo del cilindro, haciendo que el perno de seguro se mueva hacia una posición acoplada, cuyo movimiento se termina cuando el brazo de freno queda en la posición operativa. 22. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizado porque el vehículo tiene llantas dobles montadas sobre cada extremo de un eje, comprendiendo además el sistema una cuña de freno separada para recibir a cada una de las llantas. 23. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 22, caracterizado porque las dos cuñas de freno que reciben a las llantas dobles en un extremo del eje, se conectan flexiblemente entre sí, para permitir que las cuñas de freno acomoden las variaciones en las llantas y en la superficie del camino adyacente a las llantas . 24. Un sistema de freno de emergencia para un vehículo de ruedas que tiene llantas dobles montadas sobre cada extremo de un eje, habiendo un total de cuatro llantas montadas sobre el mismo, comprendiendo este sistema: una cuña de freno deformable separada para recibir a cada una de las llantas, incluyendo cada una de las cuñas de freno una superficie receptora de la llanta y una superficie de acoplamiento con el camino; durante el frenado de emergencia, cada superficie receptora de la llanta hace contacto con una llanta de vehículo correspondiente, y cada superficie de acoplamiento con el camino hace contacto con una porción de un camino adyacente a la llanta. Construyéndose y configurándose las cuñas de freno para transferir sustancialmente toda la fuerza de frenado generada durante el frenado de emergencia desde las cuñas de freno hasta el vehículo a través de las llantas; pudiéndose deformar las cuñas de freno hasta el grado en que, sobre un contacto inicial de las llantas con las superficies receptoras de las llantas cuando comienza el frenado de emergencia, un punto sobre cada superficie receptora de llanta a aproximadamente la mitad de la altura de la cuña de freno arriba del camino, se desplaza hacia un punto más adelante de la cuña de freno cuando menos el dos por ciento de la distancia entre dicho punto sobre la superficie receptora de llanta y el punto que está más adelante,- habiendo dos pares de cuñas de freno, un par para las llantas dobles sobre un primer extremo del eje, y otro par para las llantas dobles sobre un segundo extremo del eje; estando una placa de cuña de freno flexiblemente unida a cada cuña de freno, conectándose las placas de cuña de freno de cada par de cuñas de freno mediante una barra de placa de cuña de freno, habiendo una barra de placa de cuña de freno para cada par de cuña de freno,- disponiéndose la barra de placa de cuña de freno para cada par de cuñas de freno dentro de una ranura en un extremo de un brazo de freno, habiendo un brazo de freno por cada par de cuñas de freno, conectándose de tal manera de pivotal y deslizablemente el par de cuñas de freno con el brazo de freno; estando un segundo extremo de cada brazo de freno pivotalmente conectado con el vehículo, permitiendo de esta manera que las cuñas de freno se muevan entre una posición inoperativa y una posición operativa; y un elemento liberable para retener a los brazos de freno en la posición inoperativa y en la posición operativa. 25. El sistema de freno de emergencia de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 24, caracterizado porque el elemento liberable para retener a los brazos de freno comprende: un elemento de interruptor eléctrico fácilmente disponible para una persona que esté conduciendo el vehículo; un perno de seguro para acoplarse con cada brazo de freno; un elemento para mover los pernos de seguro hacia adentro y hacia afuera de su acoplamiento con los brazos de freno, accionándose los elementos de movimiento mediante fluido presurizado,- y un elemento de control eléctrico para controlar los elementos de movimiento, cuyo elemento se conecta eléctricamente con dicho elemento de interruptor.