WO2018064730A1

WO2018064730A1 - Sistema de freio de veículos automotores para auxílio em ladeiras

Info

Publication number: WO2018064730A1
Application number: PCT/BR2016/050250
Authority: WO
Inventors: Sérgio SOUZA
Original assignee: Souza Sergio
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Sistema de freio de veículos automotores para auxílio em ladeiras refere-se a um sistema de freio para veículos automotores que auxilia o motorista na partida em ladeiras através de um sistema de freio que apresenta intensidades de frenagem diferentes nas duas direções. Como forma de simplificar a implementação em veículos existentes, sugere-se acionar o sistema através do sistema de acionamento do freio de estacionamento; onde com um acionamento parcial da alavanca, o veículo é freado na direção selecionada; e com o acionamento total, o veículo é freado em ambas as direções. O esquema pode ser implementado através da utilização de sapatas ou pastilhas de freio equipadas com pelo menos um elemento móvel (3) provido de uma cinemática que: 1) quando o veículo se move na direção que se deseja bloquear (geralmente para trás), o posicionamento do elemento aumenta significativamente a auto-energização do sistema de freio gerando condição de auto-travamento nesta direção; e 2) e o veículo se move na direção permitida (geralmente para frente), leva o elemento móvel a uma posição que gera para o sistema de freio uma auto-energização convencional. O presente material também revela uma forma de implementação para o sistema para auxilio em ladeiras através do uso de catracas convencionais (roda endentada e lingueta).

Description

SISTEMA DE FREIO DE VEÍCULOS AUTOMOTORES PARA AUXÍLIO EM LADEIRAS

1. O presente invento se insere no campo das soluções que visam facilitar a operação de veículos automotores na partida em ladeiras. Geralmente estas funcionalidades são referidas como hill holders e hill starters.

2. A partida de um automóvel em uma subida é um tipo de manobra que demanda do motorista um nível alto de atenção e habilidade para fazer o acionamento adequado dos pedais de modo a evitar os indesejados recuos característicos desta situação. A busca por funcionalidades que auxiliam o motorista na operação em ladeira não é nova e existem no estado da técnica diversas formas de abordar o problema.

3. Estado da Técnica

4. Grande parte das soluções disponíveis consistem num arranjo de sensores que alimentam um controlador que aciona o freio quando a condição desejada é detectada, este esquemas estão presentes nas patentes EP2082933A1, US7401873, US6086515, US20060160659, US5172797, US2938611, EP0221299B1, US4667471, US5452946, US20120187750, US5484044; outras soluções alteram o sistema de freio de modo a mantê-lo acionado mesmo após o pedal ser liberado, como pode ser visto na patente US2723010; há também os esquemas que aplicam dispositivos tipo catraca na transmissão do veículo como pode ser visto nas patentes EP1050424A2 e US5474164. Nenhuma das soluções referenciadas apresenta a simplicidade de implementação em veículos existentes encontrada no esquema proposto no presente invento.

5. O objeto do presente invento visa resolver alguns problemas do estado da técnica através de uma modificação no sistema de freio com função de auxílio em ladeiras que atua por meio de dois princípios de funcionamento: 1) pela utilização de sapatas (ou pastilhas) modificadas provida de elementos móveis arranjados de modo a manipular a auto energização do freio para obter a condição de auto-travamento quando o veículo se move para trás; ou 2) através de uma catraca e uma lingueta. Nos dois esquemas o acionamento do sistema pode ser realizado pela própria alavanca do freio de mão, onde um acionamento parcial da alavanca freia o veículo apenas em uma direção (para trás, por exemplo), e um o acionamento total, freiam-se em ambas as direções.

6. Acionar o sistema pela alavanca do freio de estacionamento simplifica bastante a implementação em veículos existentes, pois não demanda que seja instalado uma chave de acionamento que vai da cabine até o freio. Desta forma, o invento atinge o intuito de prover uma solução de baixo custo para o problema da partida em ladeiras, pois pode ser concretizado como uma sapata de freio modificada que pode ser instalada em veículos existentes ou ser incorporado no projeto de novos veículos.

7. O invento trata de um sistema com dispositivo que possibilita rápida, segura e eficaz instalação, projetado de forma a ser adaptado em diversos tipos de automóveis (carros, caminhonetes, ônibus, etc.) novos e/ou usados.

8. Para uma perfeita visualização e compreensão do SISTEMA DE FREIO DE VEÍCULOS AUTOMOTORES PARA AUXÍLIO EM LADEIRAS, seguem os desenhos ilustrativos, onde:

9. A fig. 1 - Apresenta os elementos de um freio a tambor de um veículo automotor, provido de uma sapata convencional e uma sapata modificada para auxiliar na partida em ladeiras. A fig. 1 apresenta detalhes da modificação implementada para prover o auxílio na partida em ladeiras.

10. A fig. 2 - Apresenta um veículo que o sistema de freio utiliza sapatas modificadas para auxiliar na partida em ladeiras, onde o veículo está parado na ladeira através da utilização do freio de serviço (acionado pelo pedal).

11. A fig. 3 A - Apresenta um veículo que o sistema de freio utiliza sapatas modificadas para auxiliar na partida em ladeiras, onde o veículo está parado na ladeira através da utilização parcial da alavanca do freio de estacionamento. O destaque mostra que a imobilização é obtida mesmo com um acionamento parcial da alavanca do freio, devido à ação do elemento móvel implementado na sapata modificada.

12. A fig. 3B - Apresenta um veículo provido de um sistema de freio utiliza sapatas modificadas para auxiliar na partida em ladeiras, onde o veículo se move para frente na ladeira o freio de estacionamento parcialmente acionado. O destaque mostra que a movimentação do elemento móvel reduz a intensidade da frenagem permitindo que o veículo se movimente para frente.

13. A fig. 4 - Apresenta uma visão frontal mostrando os principais elementos de um freio a tambor utilizando sapatas convencionais e sapatas modificadas para auxiliar na partida em ladeiras e gráficos mostrando a alterações nas características de frenagem quando o sistema é acionado pela alavanca do freio de estacionamento.

14. A fig. 5 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma sapata com um elemento móvel articulado. A figura também mostra a cinemática do elemento móvel quando veículo se move na direção permitida e na direção que se deseja bloquear. 15. A fig. 6 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma sapata com um elemento móvel deslizante em trajetória circular. A figura também mostra a cinemática do elemento móvel quando veículo se move na direção permitida e na direção que se deseja bloquear.

16. A fig. 7 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma sapata com um elemento móvel deslizante em trajetória linear. A figura também mostra a cinemática do elemento móvel quando veículo se move na direção permitida e na direção que se deseja bloquear.

17. A fig. 8 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma sapata com um elemento de secção circular confinado. A figura também mostra a cinemática do elemento móvel quando veículo se move na direção permitida e na direção que se deseja bloquear.

18. A fig. 9 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma sapata com sprags confinados. A figura também mostra a cinemática do elemento móvel quando veículo se move na direção permitida e na direção que se deseja bloquear.

19. A fig. 10A - Apresenta os principais elementos de um sistema de freio a disco em duas perspectivas diferentes.

20. A fig. 10B - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma pastilha de freio com uma parte móvel articulada.

21. A fig. 11 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma pastilha de freio com uma parte móvel deslizante.

22. A fig. 12 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma pastilha de freio com um elemento de secção circular (esfera ou cilindro) confinado.

23. A fig. 13 - Apresenta uma versão onde o objeto da presente invenção é implementado através de uma pastilha de freio com sprags confinados.

24. A fig. 14 - Se apresenta diversas possibilidades de implementação do elemento móvel em um sistema de freio a tambor ou a disco. O sistema pode ser implementado utilizando diferentes posições, tamanhos e número de elementos moveis por sapata ou pastilha de freio.

25. As figs. 15 a 17 - Apresentam diferentes implementações de mecanismos para dificultar (ou bloquear) o movimento do elemento móvel. Desta forma, pode-se habilitar (elemento móvel livre) e desabilitar (elemento móvel freado) a característica de alta auto-energização do sistema de freio. 26. A teoria relacionada ao presente invento se baseia no projeto de catracas, embreagens silenciosas e na manipulação da auto-energização de freios. São teorias conhecidas no estado da técnica é podem ser facilmente encontradas na literatura especializada, como pode ser observado, por exemplo, nas referências:

27. William C. Orthwein. Clutches and Brakes - Design and Selection. Second

Edition; e

28. Richard Budynas, Keith Nisbett. Shigley's Mechanical Engineering Design.

Ninth Edition

29. A solução proposta consiste em construir um sistema de freio que apresenta intensidade de frenagem significativamente maior em uma dada direção selecionada (para frente ou para trás).

30. Para reduzir significativamente o custo de aquisição e implementação em veículos existentes, o sistema de freio proposto para auxilio em ladeiras pode ser acionado reaproveitando do sistema de acionamento do freio de estacionamento (já existente nos veículos), da seguinte forma:

- Para pequenas deflexões da alavanca do freio de estacionamento: frear o veículo (para trás) com intensidade suficiente para segurar o veículo em uma inclinação de interesse (25 graus por exemplo), mantendo uma frenagem baixa quando veículo se move para frente; Deflexões pequenas podem ser traduzidas, por exemplo, como deflexões inferiores a 30% da excursão total da alavanca do freio de estacionamento.

- Para grandes deflexões da alavanca do freio de estacionamento: frear o veículo com alta intensidade nas duas direções (funcionamento convencional); Deflexões grandes podem ser traduzidas, por exemplo, como deflexões superiores a 70% da excursão total da alavanca do freio de estacionamento.

31. A solução proposta pode ser implementada essencialmente de duas formas:

1 - através do uso de sapatas ou pastilhas de freio modificadas; ou

2 - através do uso de um sistema de catraca (lingueta e roda endentada). 1 - IMPLEMENTAÇÃO ATRAVÉS DO USO DE SAPATAS OU PASTILHAS DE FREIO MODIFICADAS

32. Neste tipo de implementação, o sistema funciona através da utilização de sapatas ou pastilhas de freio equipadas com pelo menos um elemento móvel provido de uma cinemática que move a sapata (ou pastilha) em direção ao tambor (ou disco) quando o veículo se move na direção que se deseja bloquear (geralmente para trás) aumentando significativamente a auto- energização do sistema de freio (idealmente atingindo a condição de auto-travamento) nesta direção; e leva o elemento móvel a uma posição que gera para o sistema de freio uma auto- energização convencional quando o freio é acionado e o veículo se move na direção permitida (geralmente para frente). O sistema pode ser acionado pela alavanca do freio de mão, onde com um acionamento parcial da alavanca, o veículo é freando apenas na direção selecionada; e com o acionamento total da alavanca, freiam-se em ambas as direções.

33. Os elementos móveis podem consistir em recortes da sapata (ou pastilha) instalados de forma que possam ser movimentados a partir do encaixe de um pino deixando-os articulados. Os elementos móveis também podem ser instalados de forma a deslizar sobre uma superfície de baixo atrito.

34. Os elementos móveis também podem consistir em esferas, cilindros ou sprags alojados em cavidades inseridas na sapata (ou pastilha). A geometria dos elementos e da cavidade são adequadas de modo a aumentar significativamente a auto-energização do sistema de freio quando veículo se move na direção que se deseja bloquear.

35. A figura 4 mostra um comparativo de um sistema de freio a tambor utilizando sapatas convencionais com um sistema utilizando uma sapata modificada baseada no presente invento. Observa-se que a sapata é modificada de modo que o funcionamento dos principais elementos do sistema de freio não é afetado, possibilitando que a sapata modificada possa ser instalada em um sistema pré-existente sem demandar adaptações adicionais.

36. A figura 4 também mostra a forma que o sistema altera o comportamento da frenagem em função da posição da alavanca do freio de estacionamento. Observa-se que no sistema convencional a intensidade da frenagem é basicamente proporcional a posição da alavanca quando o veículo se move em ambas direções; o gráfico mostra que a curva de intensidade de frenagem para frente (41) é similar a curva de intensidade de frenagem para trás (42). No sistema utilizando a sapata modificada, a frenagem é proporcional à posição da alavanca quando o veículo se move para frente e a intensidade da frenagem atinge valores altos mesmo nas posições iniciais da alavanca do freio de estacionamento quando o veículo se move para trás. A operação do freio na partida em ladeiras deve ser realizada mantendo a alavanca em uma posição inicial (43 -f ig. 4) onde a frenagem para frente é baixa é a frenagem para trás já é alta suficiente para imobilizar o veículo.

37. Quanto maior for a diferença de frenagem (entre a direção que se deseja liberar o movimento e a direção que se deseja bloquear), mais efetivo será o sistema.

38. Considerando uma situação típica, onde o veículo está parado em uma ladeira e precisa iniciar um movimento para frente, uma intensidade de frenagem para frente equivalente a 70% da frenagem para trás já ajuda o motorista. No entanto, essa ajuda se torna progressivamente maior à medida que se aumenta a intensidade da frenagem para trás e diminui a frenagem para frente (diminuindo o percentual para 50%, 20%, 1%...), chegando a uma situação ótima onde o veículo está completamente bloqueado para trás e completamente liberado para frente.

39. O projeto deve ser realizado buscando a melhor relação entre as intensidades de frenagem possível evitando adicionar muita complexidade (e consequentemente o custo) ao sistema.

40. O uso mais frequente deste tipo de sistema seria em um modo onde o veículo estaria freado para trás, mas o movimento para frente estaria liberado. No entanto, opcionalmente, o sistema pode ser projetado de modo que o usuário possa selecionar a direção que se deseja bloquear. Desta forma, o sistema de freio para auxilio em ladeiras poderia apresentar dois modos de funcionamento: 1) freado para trás e liberado para frente, ou 2) freado para frente e liberado para trás.

41. As explicações relativas a todas as formas de implementação do presente invento consistem em instruções de simplificadas de como instalar o elemento móvel de modo a produzir uma configuração com alta auto-energização, preferencialmente chegando ao auto- travamento. No entanto, métodos mais elaborados para projetar este tipo de efeito (auto- travamento) são amplamente conhecidos no estado da técnica.

1.1 - Elemento móvel articulado (freio a tambor):

42. Esta implementação é apresentada na figura 5 onde o elemento móvel (3) consiste em um recorte da sapata (2) que é instalado na mesma de forma que os dois elementos juntos mantém a mesma forma de uma sapata convencional. O elemento móvel é acoplado na sapata (2) de forma que possa ser movimentada a partir do encaixe de um pino (4) deixando-a articulada. A adequação da posição do pino de articulação (4) é feita através do prolongamento (5) adicionado na sapata (2). A geometria e características mecânicas dos elementos devem ser manipuladas de modo a auto-energização adequada para o funcionamento do sistema. A condição de auto-travamento é interessante para o funcionamento do sistema.

43. Explicando de uma forma simplificada, uma condição de alta auto-energização (ou até mesmo a condição de auto-travamento) pode ser obtida quando o pino de articulação (4) é disposto dentro da região do tambor (em destaque na figura 5) delimitada por:

44. - A reta que liga a extremidade inferior (7) do elemento móvel e o centro do tambor (10); e

45. - A linha de aplicação da força resultante no elemento móvel (LFR), que consiste na reta que passa pelo ponto (6) de aplicação da força resultante no elemento móvel e tem a mesma direção da força resultante (R) no elemento móvel.

46. O atrito na articulação que recebe o pino (4) deve ser suficientemente baixo para garantir uma alta auto-energização do sistema de freio (SF) ou a condição de auto-travamento.

1.2 - Elemento móvel deslizante (freio a tambor):

47. Esta implementação é apresentada na figura 6, onde o elemento móvel (3) consiste em um recorte da sapata (2) que é instalado na mesma de forma que os dois elementos juntos mantém a mesma forma de uma sapata convencional. O elemento móvel é acoplado na sapata (2) de forma que possa deslizar seguindo uma trajetória circular (11). A geometria e características mecânicas dos elementos devem ser manipuladas de modo a auto-energização adequada para o funcionamento do sistema. A condição de auto-travamento é interessante para o funcionamento do sistema.

48. Explicando de uma forma simplificada, uma condição de alta auto-energização (ou até mesmo a condição de auto-travamento) pode ser obtida quando o centro (12) da dita trajetória circular é posicionado dentro da região do tambor (em destaque na figura 5) delimitada por: 49. - A reta que liga a extremidade inferior (7) do elemento móvel e o centro do tambor (10); e

50. - A linha de aplicação da força resultante no elemento móvel (LFR), que consiste na reta que passa pelo ponto (6) de aplicação da força resultante no elemento móvel e tem a mesma direção da força resultante (R) no elemento móvel.

51. O atrito entre o elemento móvel (3) e a sapata (2) deve ser suficientemente baixo para garantir uma alta auto-energização do sistema de freio (SF) ou a condição de auto-travamento.

52. Adotando-se uma geometria onde o comprimento elemento móvel (3) é suficientemente pequeno de modo que a superfície do elemento pode ser aproximada por uma reta (como mostrado na figura 7), o mesmo pode ser implementado na sapata (2) com uma cinemática seguindo a trajetória linear (14). A condição de auto-travamento pode ser obtida ajustando alguns parâmetros como:

- O ângulo (16) formado pela reta (15) tangente à superfície de contato do elemento móvel (3) com o tambor (1) e a reta (14) tangente à superfície interna (13) do elemento móvel (3);

- O coeficiente de atrito entre o tambor (1) e a parte externa do elemento móvel (3); e

- O coeficiente de atrito entre a superfície interna (13) do elemento móvel (3) e a sapata (2).

1.3 - Cavidade com elemento de seção circular confinado (freio a tambor):

53. Esta forma de implementação é apresentada na figura 8 e é caracterizada pela sapata (2) conter pelo menos uma cavidade de confinamento (39) que recebe um elemento móvel (3) de seção circular com mola (38) que serve para manter o elemento (3) em contato com o tambor (1).

54. Quando o disco se move na direção bloqueada (DB) o elemento móvel (3) de seção circular se move no sentido de aumentar a auto-energização do sistema de freio (SF); quando o disco se move na direção permitida (DP) o elemento móvel (3) de seção circular se posiciona de modo o sistema de freio obtém uma condição de auto-energização convencional.

55. O elemento de secção circular pode consistir em qualquer geometria tridimensional com secção transversal circular como uma esfera, cilindro. A geometria da cavidade (39), a geometria do elemento confinado (3) e a mola (38) podem ser projetadas seguindo as teorias apresentadas no capítulo 9 do livro Clutches and Brakes - Design and Selection, Second Edition, William C. Orthwein.

56.

1.4 - Cavidade sprags confinado (freio a tambor):

57. Esta forma de implementação é apresentada na figura 9 e é caracterizada pela sapata (2) conter pelo menos uma cavidade de confinamento (40) que recebe pelo menos um elemento móvel (3) no formato de sprags com mola (17), que mantém os elementos móveis (3) em contato com o tambor (1).

58. Quando o disco se move na direção bloqueada (DB) os elementos móveis (3) no formato de sprags se movem no sentido de aumentar a auto-energização do sistema de freio (SF); quando o disco se move na direção permitida (DP) os elementos móveis se posicionam de modo o sistema de freio obtém uma condição de auto-energização convencional.

59. A geometria da cavidade (40), a geometria do elemento confinado (3) e a mola (17) podem ser projetadas seguindo as teorias apresentadas no capítulo 9 do livro Clutches and Brakes - Design and Selection, Second Edition, William C. Orthwein.

1.5 - Elemento móvel articulado (freio a disco)

60. Esta implementação é apresentada na figura 10B, onde o elemento móvel (3) consiste em um recorte da na pastilha de freio (19), onde o dito elemento móvel é acoplado na pastilha de freio (19) de forma que possa ser movimentada a partir do encaixe de um pino (22) deixando-a articulada. A geometria e características mecânicas dos elementos devem ser manipuladas de modo a auto-energização adequada para o funcionamento do sistema. A condição de auto-travamento é interessante para o funcionamento do sistema. 61. De uma forma simplificada, uma alta auto-energização do sistema de freio, quando o disco se move na direção a ser bloqueada (DB), pode ser obtida posicionando o pino de articulação (22) em torno da bissetriz das retas (23) e (24).

62. O atrito na articulação que recebe o pino (22) deve ser suficientemente baixo para garantir uma alta auto-energização do sistema de freio (SF) ou a condição de auto-travamento.

1.6 - Elemento móvel deslizante (freio a disco)

63. Esta implementação é apresentada na figura 11, onde o elemento móvel (3) consiste em um recorte da na pastilha de freio (19), onde o dito elemento móvel é acoplado na pastilha de freio (19) de forma que possa deslizar onde a superfície interna (37) do elemento móvel (3) segue uma trajetória linear (25).

64. A auto-energização pode ser ajustada manipulando, por exemplo, os seguintes parâmetros:

- O formato do elemento móvel (3); mais especificamente o ângulo (27) formado pela reta (26) tangente à superfície de contato do elemento móvel (3) com o disco (18) e a reta (25) tangente à superfície interna (37) do elemento móvel (3);

- O coeficiente de atrito entre o disco (18) e a parte externa do elemento móvel (3); e

- O coeficiente de atrito entre a superfície interna (37) do elemento móvel (3) e a pastilha (19).

1.7 - Cavidade com elemento de seção circular confinado (freio a disco):

65. Esta forma de implementação é apresentada na figura 12 e é caracterizada pela pastilha (19) conter pelo menos uma cavidade de confinamento (29) que recebe um elemento móvel (3) de seção circular (que pode ser um cilindro ou uma esfera). O elemento (3) é forçado a entrar em contato com o disco (18) através da ação de uma mola (28).

66. Quando o disco se move na direção bloqueada (DB) o elemento móvel (3) de seção circular se move no sentido de aumentar a auto-energização do sistema de freio (SF); quando o disco se move na direção permitida (DP) o elemento móvel (3) de seção circular se posiciona de modo o sistema de freio obtém uma condição de auto-energização convencional.

67. A geometria da cavidade (29), a geometria do elemento confinado (3) e a mola (28) podem ser projetadas seguindo as teorias apresentadas no capítulo 9 do livro Clutches and Brakes - Design and Selection, Second Edition, William C. Orthwein.

68. Na fig. 12 utiliza como exemplo uma configuração onde apenas uma cavidade (29) com elementos confinados (3) é instalada na pastilha de freio. No entanto, mais de uma cavidade podem ser instalados na pastilha (19).

1.8 - Cavidade com sprags confinados (freio a disco):

69. Esta forma de implementação é apresentada na figura 13 e é caracterizada pela pastilha (19) conter pelo menos uma cavidade de confinamento (31) que recebe pelo menos um elemento móvel (3) no formato de sprags. Os elementos (3) são forçados a entrar em contato com o disco (18) através da ação de um conjunto de molas (30). As posições e quantidade de cavidades, assim como a quantidade e geometria dos sprags (3) são manipuladas de modo a aumentar a auto-energização do sistema de freio (SF) (podendo atingir a condição de auto- travamento) quando o disco se move na direção bloqueada (DB); quando o disco se move na direção permitida (DP) os elementos móveis (3) no formato de sprags se posicionam de modo que o sistema de freio (SF) obtém uma condição de auto-energização convencional.

70. A geometria da cavidade (31), a geometria do elemento confinado (3) e a mola (30) podem ser projetadas seguindo as teorias apresentadas no capítulo 9 do livro Clutches and Brakes - Design and Selection, Second Edition, William C. Orthwein.

71. A fig. 13 utiliza como exemplo uma configuração onde apenas uma cavidade (31) com elementos confinados (3) é instalada na pastilha de freio. No entanto, mais de uma cavidade podem ser instaladas na pastilha (19).

72. A fig. 14 apresenta diversas possibilidades de implementação do elemento móvel em um sistema de freio a tambor ou a disco. O sistema pode ser implementado utilizando diferentes posições, tamanhos e número de elementos moveis por sapata ou pastilha de freio. Inclusive, diferentes esquemas podem ser utilizados em um mesmo sistema de freio (elementos moveis deslizantes, articulados, e etc.)

73. Quando o sistema de freio está sendo acionado através do pedal (freio de serviço) é importante que a intensidade da frenagem responda proporcionalmente a força aplicada no pedal, independente da direção do movimento do veículo. As sapatas (ou pastilhas) com elemento móvel instalado de acordo com o presente invento, têm uma condição de alta auto- energização (ou até mesmo de auto-travamento) quando o veículo se move para trás e condição de auto-energização convencional quando o veículo se move para frente. Então os sistemas de freio que emprega as sapatas modificadas apresentam intensidade de frenagem proporcional à forca no pedal quando o veículo se move para frente e resposta abrupta quando o veículo se move para trás (um toque no pedal pode travar as rodas).

74. Para satisfazer a característica de resposta proporcional (em ambas direções) para quando o sistema é acionado pelo pedal, é importante que as sapatas (ou pastilhas) providas de elementos móveis recebam mecanismos capazes de manipulas os elementos para que a sapata (ou pastilha) respondam de forma similar a uma configuração convencional mesmo quando o veículo é movido para trás.

75. Para desabilitar o efeito dos elementos moveis no sistema de freio, o projeto das sapatas (ou pastilhas) pode apresentar um sistema que dificulta o movimento do elemento móvel.

76. A figura 15 apresenta um esquema onde o movimento do elemento móvel é bloqueado (ou liberado) através do uso de uma roda endentada e uma lingueta.

77. A figura 16 apresenta um esquema onde o movimento do elemento móvel é bloqueado (ou liberado) controlando o atrito na articulação.

78. A figura 17 apresenta um esquema onde o movimento do elemento móvel é bloqueado (ou liberado) através do uso de uma trava que limita a excursão do elemento móvel.

79. Para que o auto-travamento do sistema de freio seja suprimido durante a operação normal (através do pedal), o sistema pode ser arranjado de forma que o sistema que inibe o movimento do elemento móvel esteja acionado sempre que a alavanca do freio de estacionamento estiver no neutro, e o sistema de inibição do elemento móvel deve ser completamente desativado nas deflexões iniciais (primeiro ou segundo dente por exemplo) do freio de estacionamento. Desta forma, a condição de auto-travamento só é habilitada através do uso da alavanca do freio de estacionamento.

2 - IMPLEMENTAÇÃO ATRAVÉS DO SISTEMA DE CATRACA

80. O sistema de freio para auxilio em ladeiras também pode ser implementado através do uso de um esquema de catraca convencional.

81. Um exemplo de implementação do esquema de catraca em um sistema de freio a tambor é apresentado nas figuras 18A e 18B. Uma roda endentada (49) é conectada ao eixo (54) de forma que a referida roda endentada apresente movimento solidário ao tambor (e consecutivamente a roda do veículo). Uma lingueta (50) é utilizada para ativar ou desativar a catraca; a lingueta sendo disposta em uma região que não possui movimento solidário a roda do veículo.

82. Na figura 18B a lingueta (50) está na posição de ativação; nesta posição a lingueta bloqueia o movimento na direção a ser bloqueada (DB), mas permite o movimento na direção permitida (DP). Com a lingueta (50) posicionada conforme a figura 18A o movimento está liberado nos dois sentidos; este posicionamento da lingueta (50) é referido como posição de desativação.

83. Conforme apresentado na figura 18 A, uma folga (51) no cabo que aciona a lingueta (50), pode ser utilizada para ativar a catraca antes de acionar o freio de estacionamento.

84. As figuras 18A e 18B apresentam o sistema de catraca sendo implementado em um sistema de freio a tambor. No entanto, o esquema pode ser implementado e sistemas de freio a disco ou em qualquer parte do sistema de transmissão. Uma roda endentada pode ser conectada a qualquer elemento que apresente movimento proporcional as rodas do veículo, e a lingueta disposta e região que não apresenta movimento proporcional ao movimento das rodas. Mesmo nessa situação mais genérica ativar a lingueta através do sistema de freio de estacionamento simplifica significativamente a implementação do freio auxiliar.

85. Um limitador de torque é fundamental para evitar danos no veículo e desacelerações bruscas (desconforto para os passageiros) no caso de acionamento do sistema com o veículo em movimento. Uma forma de evitar isso é implementando a catraca por atrito (ao invés de uma fixação rígida com parafusos ou encaixes mecânicos) ou utilizando um esquema tipo fusível estrutural na lingueta.

86. No esquema de implementação da catraca por atrito, a roda endentada (49) é fixada no eixo (54) por atrito; o atrito na superfície de contato (53) é ajustado para limitar a força de frenagem máxima proporcionada pelo sistema de freio para auxilio em ladeiras. Uma sugestão seria limitar o torque do freio auxiliar, em um valor suficiente para manter o veículo parado em uma inclinação de 25 graus.

MELHOR FORMA DE IMPLEMENTAR A INVENÇÃO

87. A forma mais simples de implementar a presente invenção seria através do uso de sapatas ou pastilhas de freios dotadas de elementos moveis articulado conforme apresentado nas figuras 5 e 10B.

Claims

R E I V I N D I C A Ç Õ E S

1- SISTEMA DE FREIO DE VEÍCULOS AUTOMOTORES PARA AUXÍLIO EM LADEIRAS caracterizado por:

- apresentar, para algumas condições de acionamento, intensidade de frenagem significativamente diferente entre as duas direções de movimento do veículo;

Onde as referidas direções de movimento do veículo consistem em mover o veículo para frente ou para trás.

2 - Sistema de freio conforme reivindicação 1 caracterizado por:

- compreender um sistema de freio de estacionamento;

- apresentar, para algumas condições de acionamento pelo sistema do freio de estacionamento, intensidade de frenagem significativamente diferente entre as duas direções de movimento do veículo;

3 - Sistema de freio conforme reivindicação 1 caracterizado por:

- compreender um sistema de freio de estacionamento e um sistema de freio de serviço;

- apresentar intensidade de frenagem convencional nas duas direções quando o referido sistema de freio é acionado pelo sistema do freio de serviço;

4 - Sistema conforme reivindicação 1 caracterizado por a intensidade de frenagem em uma dada direção de movimento do veículo ser menor que 80% da intensidade de frenagem na direção oposta; preferencialmente, a intensidade de frenagem em uma dada direção ser menor que 45% da intensidade de frenagem na direção oposta; ainda mais preferencialmente, a intensidade de frenagem em uma dada direção ser menor que 10% da intensidade de frenagem na direção oposta.

5 - Sistema conforme reivindicação 2 caracterizado por apresentar:

- para deflexões pequenas da alavanca do freio de estacionamento, intensidade de frenagem significativamente diferente entre as duas direções de movimento do veículo;

- para deflexões grandes da alavanca do freio de estacionamento, apresentar em ambas as direções, intensidade de frenagem suficiente para manter o veículo parado nas condições operacionais regulares do veículo.

6 - Sistema conforme reivindicação 1 caracterizado por compreender:

Um elemento endentado (49) e uma lingueta de catraca (50) arranjados de modo a frear o movimento do veículo em uma dada direção quando a lingueta está em uma dada posição dita posição de ativação; e permitir o movimento nas duas direções quando a lingueta está uma outra posição dita posição de desativação.

7 - Sistema conforme reivindicação 6 caracterizado por apresentar meios para limitar a força de frenagem máxima produzida pelo referido sistema.

8 - Sistema conforme reivindicação 6 caracterizado por:

- o referido sistema apresentar um sistema de freio de estacionamento;

- a lingueta ser acionada através do referido sistema de acionamento do freio de estacionamento; e

- apresentar meios que permitam que a lingueta seja acionada antes do acionamento do freio de estacionamento;

9 - Sistema de freio conforme reivindicação 1 caracterizado por utilizar uma das sapatas ou discos de freio conforme reivindicação 10. 10 - SAPATA OU PASTILHA DE PARA USO EM SISTEMAS DE FREIOS DE VEÍCULOS AUTOMOTORES PARA PROVER FUNÇÃO DE AUXÍLIO EM LADEIRAS, caracterizada por apresentar pelo menos um elemento móvel (3 - figuras 5 a 13) provido de uma cinemática que produz no sistema de freio (SF):

- uma auto-energização convencional quando o veículo se move em uma direção definida como direção permitida (DP); e

- uma alta auto-energização quando o veículo se move em uma direção definida como direção bloqueada (DB);

Onde a direção bloqueada (DB) pode ser definida tanto como mover o veículo para frente, como mover o veículo para trás; e a direção permitida (DP) sendo a direção oposta a direção escolhida como direção bloqueada.

11 - SAPATA OU PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por a alta auto-energização obtida quando o veículo se move na direção bloqueada (DB) ser suficientemente elevada de modo a atingir a condição de auto-travamento.

12 - SAPATA OU PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por ocasionar no sistema de freio:

- uma auto-energização convencional quando o veículo se move na direção permitida (DP); e alta auto-energização quando o veículo se move em uma direção definida como direção bloqueada (DB); quando o sistema de freio é acionado pelo freio de estacionamento; e

- uma auto-energização convencional em ambas direções quando o sistema de freio é acionado pelo freio de serviço.

13 - SAPATA OU PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por ser provido meios para inibir o movimento do elemento móvel (3) relativo a sapata ou pastilha de freio.

14 - SAPATA OU PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 13 caracterizada por a inibição do movimento do elemento móvel ser realizada através de:

- esquemas de catracas; ou - controle da força de atrito no elemento móvel associado ao movimento do referido elemento móvel; ou

- esquemas de travas que limitam a excursão do elemento móvel.

15 - SAPATA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar um elemento móvel (3 - figura 5) e uma base da sapata (2); onde o dito elemento móvel é conectado a base da sapata (2) através de uma articulação (4) que permite que os elementos possuam movimento relativo entre si.

16 - SAPATA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar um elemento móvel (3 - figuras 6 e 7) e uma base da sapata (2); onde o referido elemento (3) é conectado na base da sapata (2) de forma que o referido elemento (3) possa deslizar sobre a referida base da sapata (2).

17 - SAPATA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por o elemento móvel (3 - figuras 6 e 7) deslizar na sobre a base da sapata (2) seguindo uma trajetória essencialmente circular (11) ou essencialmente linear (14).

18 - SAPATA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada pela sapata (2) conter pelo menos uma cavidade de confinamento (15) que recebe um elemento móvel (3 - figura 8) de seção circular.

19 - SAPATA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por a sapata (2) apresentar pelo menos uma cavidade de confinamento (18) que recebe pelo menos um elemento móvel (3 - figura 9) no formato de sprags.

20 - PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar um elemento móvel (3 - figura 10B) e uma base da pastilha de freio (19); onde o dito elemento móvel é conectado a base da pastilha (19) através de uma articulação (22) que permite que os elementos possuam movimento relativo entre si;

21 - PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar um elemento móvel (3 - figura 11) que é conectado na base da pastilha de freio (19) de forma que o referido elemento móvel (3) possa deslizar sobre a referida sapata (19); 22 - PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar pelo menos uma cavidade de confinamento (29) que recebe um elemento móvel (3 - figura 12) de seção circular.

23 - PASTILHA DE FREIO conforme reivindicação 10 caracterizada por apresentar pelo menos uma cavidade de confinamento (31) que recebe pelo menos um elemento móvel (3 - figura 13) no formato de sprags.

24 - MÉTODO PARA PROVER A UXILIO NA OPERAÇÃO EM LADEIRAS PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES, caracterizado por

- utilizar um sistema de freio capaz de ser operado em um modo unidirecional e um modo bidirecional; onde no referido modo unidirecional, o sistema freia o veículo com intensidade significativamente maior em uma direção selecionada; e no modo referido bidirecional o sistema freia o veículo em ambas as direções com intensidade similar;

- acionar o referido sistema de freio no modo unidirecional em resposta ao acionamento parcial da alavanca do freio de estacionamento; e

- acionar o referido sistema de freio no modo bidirecional em resposta ao acionamento total da alavanca do freio de estacionamento.